3784498415

różne matematyczne techniki uśredniania są jeszcze dość kontrowersyjne, a więc i otrzymane zależności między naprężeniem i odkształceniem będą różne.

W opisie użytecznych własności materiału istotne jest zdefiniowanie objętości reprezentatywnej materiału na tyle dużej, aby była ona statystycznie odpowiednia dla całego ciała stałego. Przykładowo, rozważając polikryształ powstaje pytanie ile ziarn w obszarze materiału polikrystalicznego należy rozważyć, aby przyjęty obszar utworzony przez te ziarna można było „rozciągnąć” na cały element materiału. Jest to dylemat przy projektowaniu komputerowym „atom by atom ” lub „ grain by grain „.

Występuje wiele problemów, w których niejednorodna reakcja materiału na jednorodny bodziec nie jest jeszcze rozwiązana. Takie np. zjawiska jak pękanie korozyjne pod wpływem naprężenia jest zjawiskiem w dużej mierze nieliniowym. Niejednorodna reakcja na bodziec jednorodny zależy przede wszystkim od własności anizotropowych materiału.

Dylemat projektowania komputerowego własności materiałów polikrystalicznych „atom by atoin‘^,(skala submikro) lob „gr ain by gr ain" (skala mikro):

Ile atomów lub ile ziarn należy rozpatrzyć aby utwoizony obszar był reprezentatywny dla całego materiału ?

3. PODSUMOWANIE STANU WIEDZY O PROJEKTOWANI MATERIAŁÓW

Stosowane modele ciała stałego nie dostarczają praktycznych podstaw do projektowania materiałów o specjalnych własnościach, a w szczególności materiałów funkcjonalnych, dla których obok własności objętościowych bardzo istotne są własności powierzchniowe. Dotyczy to przede wszystkim struktur wielofazowych. Szczególnie przy cyklicznych zmianach obciążenia obserwuje się często wpływ morfologii faz, rozkładu i orientacji ziaren oraz granic matryca-ziarno fazy. Z reguły, pasma poślizgu wywołane przez naprężenia ścinające można obserwować tak wewnątrz ziaren lub wewnątrz grupy ziaren matrycy stykających się z ziarnami fazy (materiały wielofazowe czy kompozytowe). Rozkład orientacji ziaren ma znaczny wpływ na wielkość akumulowanej energii odkształcenia i w efekcie końcowym na zniszczenie materiału.

Aby rozwiązać ten trudny problem wymagane są nowe podstawy teoretyczne projektowania materiałów a te z kolei narzucają również opracowanie nowych metod badawczych. Powinny one obejmować między innymi określenie własności materiałów w przypadku zmiennego obciążenia, odwracalnego odkształcenia plastycznego w różnych skalach wymiarowych (makro, mikro i submikro) i innych własności ciała stałego w powiązaniu z własnościami krystalograficznymi, termodynamicznymi a także z wieloma innymi wielkościami fizykochemicznymi.

Otrzymane tego typu dane mogłyby być wówczas wykorzystane przy opracowaniu i sprawdzeniu modeli pozwalających na powiązanie własności sprężystych i niesprężystych ze strukturą materiału, co jest szczególnie ważne przy projektowaniu optymalnych konfiguracji morfologicznych mikrostruktur materiałów wielofazowych.

Są to zagadnienia bardzo kompleksowe wymagające w pierwszej kolejności selekcji wymaganych parametrów obliczeniowych w funkcji aktualnego stanu wiedzy (układy fazowe, możliwości termodynamiczne, krystalografia, etc), narzuconych parametrów funkcjonalnych materiału, możliwości syntezy i aktualnie dostępnych technologii. Wydaje się, że mimo olbrzymiego postępu w dziedzinie informatyki, tzw. komputerowe projektowanie materiałów nie może wyeliminować eksperymentalnych prac badawczych, może ono tylko służyć do wstępnego

82