Виды дефектов структуры и их размерный ряд

Все разнообразные дефекты внут­реннего строения материалов можно объединить в четыре группы: точечные, линейные, поверхностные и объемные.

Точечные дефекты — главным образом это вакансии, смещенные атомы, атомы внедрения и атомы замещения, имеют нульмерность, т. е. весьма малые размеры (1-5 Аº) во всех направлениях, вызывают внутренние напряжения III рода по классификации Н. Н. Давиденкова.

Линейные дефекты (к ним относятся краевые и винтовые дислокации) одномерны, имеют малые размеры в поперечнике и значительные размеры в длину.

Поверхностные дефекты — границы зерен, субзерен, фрагментов, ячеек, блоков и полигонов двухмерны, имеют малые размеры по толщине и значительные на поверхности.

Линейные и поверхностные дефекты приводят к появлению внутренних напряжений II рода.

Объемные дефекты состоят из пор, трещин, неметаллических включений. Данные дефекты трехмерны и вызы­вают напряжения I рода.

Такое подразделение дефектов структуры на одно-, двух- и трехмерные объекты является весьма условным, учитывая фрактальный характер дефектов реальной структуры матери­алов. Реальные поверхностные и объемные дефекты имеют дробную размерность.

Морфологию и размеры дефектов изучают методами световой и элект­ронной микроскопии, рентгеноструктурным анализом, ультразвуковой и другими видами дефектоскопии.

Лекция 3

Всеобщность иерархического принципа при создании систем

Иерархический принцип устройства характерен для всей материи как таковой.

В микро- и мезоскопическом масштабе это выглядит следующим образом:

1) кварки образуют элементарные частицы;

2) элементарные частицы образуют атомы химических элементов;

3) атомы образуют молекулы;

4) молекулы образуют ансамбли надмолекулярных структур различного уровня.

В космическом масштабе:

1) планеты и звезды образуют планетные системы и звездные скопления;

2) из планетных систем и звездных скоплений формируются галактики;

3) галактики, в свою очередь, образуют скопления галактик.

Причина всеобщности иерархического принципа организации сложных систем, с точки зрения кибернетики, объясняется следующим образом: усложняя организацию физического мира, природа действует по методу проб и ошибок. Одни и те же элементы воспроизводятся ею во многих экземплярах, которые, однако, не вполне тождественны оригиналу, а отличаются от него наличием небольших случайных вариаций. Эти экземпляры служат в дальнейшем материалом для естественного отбора.

Сложные системы могут состоять из огромного количества таких элементов. Пытаясь реализовать наиболее эффективный, с точки зрения функциональности системы, способ соединения элементов природа может пойти методом простого перебора всех возможных вариантов. Но даже для системы, состоящей из N=100 элементов, потребовалось бы перебрать

вариантов.

Скорее всего, природа идет иным путем.

Если система понимает, что какая-либо связь, установленная случайно между двумя и более элементами, является исключительно целесообразной, система может закрепить ее в виде устойчивого образованияи более не трансформировать. Это, естественно, уменьшает число вариантов перебора.

Теперь система может встраивать такие образования как единичные элементы, и их можно рассматривать, не беспокоясь об их сложной внутренней структуре, а учитывать лишь функциональность. Таким образом, формируется первая ступень иерархии. Очевидно, что подобный процесс может происходить и далее, причем число вариантов перебора будет неуклонно падать, и система все же придет к оптимальной структуре, которой она вряд ли смогла бы достичь без использования принципа закрепления наиболее ценных связей между элементами.