РАСЧЕТ предела текучести по закону КУЛОНА

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

РАСЧЕТ предела текучести по закону КУЛОНА

Номер сообщения:#1   venjuu » Вс ноя 18, 2007 9:51

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ... СВОЙСТВ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ
Аспирант Венец Ю.С., доцент к.т.н. Трегубенко Г.Н.
Национальная металлургическая академия Украины

Предложен механизм формирования предела текучести стали на основании взаимодействий ядер атомов и электронного газа согласно закона Кулона. Расчет по теоретической модели позволяет рассчитывать предел текучести металлоизделий различного сортамента из аустенитных сталей.

Статья опубликована в журнале "Теория и практика металлургии"(Украина), 2007, ?4-5

Материалы ДОСТУПНЫ теперь в Word-формате
http://venets2008.narod.ru/2.doc

Модель в настоящее время опробована на различных сталях(со структурами феррита, перлита, бейнита, мартенсита и смешанных) и цветных сплавах. Определен расчет и для предела прочности, ударной вязкости. Материалы готовятся к печати.

В простом случае для железа:
Используя закон Кулона и теоретические основы формирования кристаллической решетки атомами металлов, отдающих электроны для образования межатомной металлической связи, определена формула для расчета предела текучести железа.
Предлагается использовать модель взаимодействий ядер атомов и их электронных орбиталей, между которыми при растяжении действует сила Кулона на расстоянии радиуса атома. Площадью приложения силы притяжения принимается площадь сечения атома.

предел текучести = (2/5)*[(2/3)^0.5]*(формула Кулона)/(Пи*Rfe^2)

где заряд в формуле определен как е/26 и назван долей заряда железа. Такое значение можно, по-видимому, объяснить коллективизацией одного электрона в кристаллической решетке.
е- заряд электрона.
26 число электронов у железа;
2/5=4/10 -- коэфиицинт учета в формировании предела текучести еg-подорбитали(4эл.мест) d-орбитали(10эл.мест);
(2/3)^0.5 -проекционный множитель для перевода проекции силы Кулона в решетке ОЦК-железа из направления (111)-объемная диагональ куба- в направление (110)-плоскостная диагональ куба. Для разных структур значение проекционного множителя разное. Значение проекционного множителя показывает отличие величины силы Кулона между атомами от ее проекции на направление растяжения решетки.

При расчете доли заряда для атомов замещения учитывали общее число электронов в i-элементе и их отличие от числа электронов в атоме железа, а также отклонение фактической атомной массы от парности количества протонов и нейтронов, соответствующей изменению положения элемента в периодической таблице Менделеева относительно атома железа. Доля заряда атома внедрения i-го элемента рассчитывается как произведение количества электронов на внешней орбитали с количеством окружающих атомов, а также суммы произведения с количеством электронов на их полуорбиталях, вступающих в связь с внедренным элементом. Для углерода и бора количество взаимодействующих с ними атомов принимается 2, а для азота ? 4.
Например: для марганца 2*е/25, для хрома 2*е/24, азота 14*е/7=(4*3+4*0,5)*е/7, углерода 5*е/6=(2*2+2*0,5)*е/6.
Суммарное значение заряда, принимающего участи в формировании пределов текучести и прочности в стали, принято средневзвешенным от концентраци. Радиус или расстояние в формуле для сталей тоже средневзвешенный.

Расчетное значение предела текучести железа по формуле в 149,6 МПа вполне совпадает с известным значением 150 МПа, известным в металловедении. До этого момента пределы текучести и прочности считались в металлургии эмпиричискими данными и не расчитывались.

C уважением, Венец Юрий.
Последний раз редактировалось venjuu Вт ноя 20, 2007 20:28, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 29997
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#2   morozov » Вс ноя 18, 2007 13:19

При расчете доли заряда для атомов замещения учитывали общее число электронов в i-элементе и их отличие от числа электронов в атоме железа, а также отклонение фактической атомной массы от парности количества протонов и нейтронов, соответствующей изменению положения элемента в периодической таблице Менделеева относительно атома железа.
Известно, что внутренние электроны почти не из меняют энергии в кристалле. Зачем нужно учитывать все электроны?
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Номер сообщения:#3   venjuu » Вс ноя 18, 2007 13:42

цитата
morozov:"Известно, что внутренние электроны почти не из меняют энергии в кристалле. Зачем нужно учитывать все электроны?"

Мы не учитывам, мы констатируем факт на основе итераций(или грубо - подбора) значений коэффициентов для получения эмпирических данных для железа [Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для ВУЗов, ? 6-е изд., переработ. и доп. ? М.: Металлургия, 1986, ? 544с.]

и остальных элементов в аустенитной стали[Irvine K.I., Llewellyn D.T., Pickering F.B. High-strength austenitic stainless steels. ? J. Iron and Steel Inst., 1961, v.199, ?2, p.153-175.], заряд которой в первом приближении был получен также итерацией с известным значением предела текучести этой марки без дополнительного легирования.

И уж потом пытались объяснять, забыв вставить слово "по-видимому".
Но модель работает.
Спасибо за замечание.
Венец Юрий.

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

об всех электронах

Номер сообщения:#4   venjuu » Вс ноя 18, 2007 14:14

Учитывая общность взаимодействи системы всех электронов в атоме и его ядра, а также считающуюся коллективизацию лишь одного электрона в реальной кристаллической структуре металла, по-видимому, последний и играет роль связующего в силе Кулона и формировании предела текучести.

Однако, более того, известное значение теоретического предела текучести в 13000 МПа[Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для ВУЗов, ? 6-е изд., переработ. и доп. ? М.: Металлургия, 1986, ? 544с.] получается при учете влияния всех электронов.(если точно по расчету, то 12800 МПа). Но их количество в 28штук подставляется вместо коэффициентов (2/5) и структурного. Подчеркну отличие от "26", которые постепенно заполняются до железа согласно таблицы Мендеелеева. 28=56/2, где 56 количество протонов и нейтронов у железа, а 28, по-видимому, количество протонов с зарядом.

Практически теоретическую прочность получили в "усах" железа --- вырощенных бездефектных кристаллов железа[та же].

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 29997
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#5   morozov » Вт ноя 20, 2007 2:19

Мы не учитывам, мы констатируем факт на основе итераций(или грубо - подбора)
Скажите проще, найдена эмпирическая формул... я не поняз при чем тут орбитали и пр.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

об физике на основе эмпирики

Номер сообщения:#6   venjuu » Вт ноя 20, 2007 20:36

Скажите проще, найдена эмпирическая формул... я не поняз при чем тут орбитали и пр.
Нет, на основе эмпирических данных показан механизм и вскрыта физическая природа коэффицинтов предложенной модели на внутриатомном электронно-конфигурационном уровне.
Материалы ДОСТУПНЫ теперь в Word-формате
http://venets2008.narod.ru/2.doc

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 29997
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#7   morozov » Чт ноя 22, 2007 18:44

вскрыта физическая природа коэффицинтов предложенной модели на внутриатомном электронно-конфигурационном уровне.
для технических наук эта отмазка сойдет ...на физическую модель не тянет...
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Номер сообщения:#8   venjuu » Чт ноя 22, 2007 19:53

morozov писал(а):
вскрыта физическая природа коэффицинтов предложенной модели на внутриатомном электронно-конфигурационном уровне.
для технических наук эта отмазка сойдет ...на физическую модель не тянет...
Расшифровую:
Мы показали
1)доли зарядов элементов(подчиняющихся закономерности в рамках таблицы Менделеева);
2) подтвердили предположенное ранее разделение электронной структуры аустенита на две одновременные подструктуры http://venets2008.narod.ru/1.doc
3) направления силы Кулона в решетке реальных сталей;
4) направление проэкции силы Кулона при растяжении в данной статье, а для при разрыве для предела прочности в развитии данных материалов(готовящихся к печати) для тех же аустенитных сталей, а также для реальных структур углеродистых и низколегированных сталей, а именно: феррита, интрагранулярного игольчатого феррита, перлита, бейнита, мартенсита. Более того, коэффицинты коррелируют с известными координационными числами для решеток объемно-центрированного куба(ОЦК) и гранецентрированного куба (ГЦК);
5) готовим предложение зависимостей пределов текучести и прочности при повышенных температурах реальных сталей, чем связываем материалы о термодинамической зависимости предложенного параметра электронной конфигурации различных элементов (см. обсуждение: http://lib.mexmat.ru/forum/viewtopic.php?t=10063 или на данном сайте http://phorum.lebedev.ru/viewtopic.php?t=1465 ) от температуры;
6) определена площадь приложениея силы Кулона в железе, сталях и воооще в металлических телах.

И здесь нет ФИЗИКИ?!

По крайней мере твердотельной,не говоря уже об атомномй и теоретической, что до сих пор не признали модератоы данного сайта.

varlash
Сообщения: 13
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2007 17:06

Номер сообщения:#9   varlash » Сб ноя 24, 2007 16:03

venjuu писал(а):
morozov писал(а):
вскрыта физическая природа коэффицинтов предложенной модели на внутриатомном электронно-конфигурационном уровне.
для технических наук эта отмазка сойдет ...на физическую модель не тянет...
Расшифровую:
Мы показали
1)доли зарядов элементов(подчиняющихся закономерности в рамках таблицы Менделеева);
2) подтвердили предположенное ранее разделение электронной структуры аустенита на две одновременные подструктуры http://venets2008.narod.ru/1.doc
3) направления силы Кулона в решетке реальных сталей;
4) направление проэкции силы Кулона при растяжении в данной статье, а для при разрыве для предела прочности в развитии данных материалов(готовящихся к печати) для тех же аустенитных сталей, а также для реальных структур углеродистых и низколегированных сталей, а именно: феррита, интрагранулярного игольчатого феррита, перлита, бейнита, мартенсита. Более того, коэффицинты коррелируют с известными координационными числами для решеток объемно-центрированного куба(ОЦК) и гранецентрированного куба (ГЦК);
5) готовим предложение зависимостей пределов текучести и прочности при повышенных температурах реальных сталей, чем связываем материалы о термодинамической зависимости предложенного параметра электронной конфигурации различных элементов (см. обсуждение: http://lib.mexmat.ru/forum/viewtopic.php?t=10063 или на данном сайте http://phorum.lebedev.ru/viewtopic.php?t=1465 ) от температуры;
6) определена площадь приложениея силы Кулона в железе, сталях и воооще в металлических телах.
Все равно не тянет на модель. Внутри "каша" из величин с неясным смыслом - типа долей зарядов, снаружи - коэффициенты, примиряющие все с реальностью. Чистая эмпирика.
И здесь нет ФИЗИКИ?!

По крайней мере твердотельной,не говоря уже об атомномй и теоретической, что до сих пор не признали модератоы данного сайта.
НЕТ здесь никакой физики - ни твердотельной, ни атомной.
С точки зрения ФТТ сталь - вообще сплошная "грязь": неоднородный сплав нескольких основных элементов не считая десятка примесей. Впрочем, достаточно "неоднородного сплава", чтобы его кристаллическая решетка не могла быть просчитана из "основных принципов" - закона Кулона и др. В связи с этим ваши отсылки (п.3 и 4) к закону Кулона выглядят, мягко говоря, необоснованными.
А неоднородность вы никак не учитываете - вы ее усредняете. Вот здесь вся (теоретически может и возможная в вашей модели) физика и кончается.
Так что вам скорее в МИСИС написать надо - они там спецы по сталям.

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Номер сообщения:#10   venjuu » Вс ноя 25, 2007 18:40

varlash писал(а): Все равно не тянет на модель. Внутри "каша" из величин с неясным смыслом - типа долей зарядов, снаружи - коэффициенты, примиряющие все с реальностью. Чистая эмпирика.

НЕТ здесь никакой физики - ни твердотельной, ни атомной.
С точки зрения ФТТ сталь - вообще сплошная "грязь": неоднородный сплав нескольких основных элементов не считая десятка примесей. Впрочем, достаточно "неоднородного сплава", чтобы его кристаллическая решетка не могла быть просчитана из "основных принципов" - закона Кулона и др. В связи с этим ваши отсылки (п.3 и 4) к закону Кулона выглядят, мягко говоря, необоснованными.
А неоднородность вы никак не учитываете - вы ее усредняете. Вот здесь вся (теоретически может и возможная в вашей модели) физика и кончается.

Так что вам скорее в МИСИС написать надо - они там спецы по сталям.
Начкну с конца.

Мы опубликовали, о чем писалось здесь ранее, работу в журнале "Теория и практика металлургии"(2007, ?4-5) Национальной металлургической академии Украины, являющейся одним из флагманов металлургии, и наверно, даже бывшего союза.

О долях заряда и их подтверждении соглсно азбучным величинам таблицы Менделеева, по-крайней мере для нас как металлургов, я писал в первоначальном сообщении по этой теме, да и в статье подробноее, если не понятно.

"Снаружи" коэффициенты являются геометрическими соотношениями между расстояниями в решетках ОЦК и ГЦК.

Мы не усредняем неоднородность "грязи", а средневзвешенно расчитываем.(элементарная арифметика)

ИТОГО: если не тяжело, посмотрите график сходимости в статье, пусть он там только для разных аустенитных высокохромистых сталей.

И конечно за все спасибо Вашему Кулону, необоснованно не учитываемому для реальных вещей ранее соответствующими специалистами...

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Номер сообщения:#11   venjuu » Сб дек 15, 2007 14:22

varlash писал(а): НЕТ здесь никакой физики - ни твердотельной, ни атомной.
С точки зрения ФТТ сталь - вообще сплошная "грязь": неоднородный сплав нескольких основных элементов не считая десятка примесей. Впрочем, достаточно "неоднородного сплава", чтобы его кристаллическая решетка не могла быть просчитана из "основных принципов" - закона Кулона и др. В связи с этим ваши отсылки (п.3 и 4) к закону Кулона выглядят, мягко говоря, необоснованными.
Да, реальная сталь куча кристаллических зерен. Но границ зерен(то есть мест разупорядоченной структуры) в доле стали по отношению к объему с кристаллической структурой очень мало, ими можно пренебречь, что и показал наш расчет.
Числа 26 для железа, трактуемые в нашей интерпритации расчетов как число электронов на орбиталях можно было бы считать совпадением, но для марганца оно равно 25, углерода - 6, азота -7, кремния - 14 и т.д., а все числа равны числу электронов в этих атомах. Это тоже случайность?
Расчет значения числителя в дроби с этими числами для всех приведенных элементов тоже показан в модели на основании предложенных закономерностей в рамках Периодической системы Менделеева и даже приведен в обсуждении.
Прошу модератора VARLASH в форуме "физика твердого тела" тщательнее относиться к определению участи материалов на нем и вернуть материалы обратно.
В случае отказа прошу обосновать несоответствие подробно и конкретно.

Аватара пользователя
Editor
Сообщения: 199
Зарегистрирован: Сб июн 16, 2007 16:59

Номер сообщения:#12   Editor » Сб дек 15, 2007 17:02

Расчет значения числителя в дроби с этими числами для всех приведенных элементов тоже показан в модели на основании предложенных закономерностей в рамках Периодической системы Менделеева и даже приведен в обсуждении.
Похоже подобное "обсуждение" можно прекратить.
Это слабовато даже для раздела "Любительский дискуссионный клуб"
Сразу несколько тем на одну тему это много.
Вам достаточно одной темы постарайтесь уложиться.

Аватара пользователя
Editor
Сообщения: 199
Зарегистрирован: Сб июн 16, 2007 16:59

Номер сообщения:#13   Editor » Сб дек 15, 2007 17:06

Пожелание.
Постарайтесь придерживаться физической теметики и соотносить свои модели с известными теориями. И не забудьте, указать недостатки известных теорий и преимущества своих моделей.

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 302
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Номер сообщения:#14   venjuu » Сб дек 15, 2007 20:53

Сразу несколько тем на одну тему это много.
Вам достаточно одной темы постарайтесь уложиться.
В данное время в "любительском дискуссионном клубе" находяться 2 темы "...О термодинамике на электронно-конфигурационном уровне", то есть связи электронной конфигурации с температурой, а также "Расчет предела текучести по закону Кулона", где рассматривается влияние электронной конфигурации на мех.свойство при комнатных температурах.
Двумя темами об электронной конфигурации разделены наши новые различные взгляды в различных условиях на электронную конфигурацию.
В первой теме, правда, находятся два доклада, перемещенные из разделов "Доклады" и "Физика твердого тела", но позиционируемые в начале как темы с различными аспектами: "Применение классических законов для т/д в эл.конфигурации" и вопрос "О решении уравнения Шредингера".
Постарайтесь придерживаться физической теметики и соотносить свои модели с известными теориями. И не забудьте, указать недостатки известных теорий и преимущества своих моделей.
Во второй теме, в которой размещено замечание "Editor" по пределу текучести скажу, что рассмотрение применимости закона Кулона для расчетов в реальных сталях я отношу к физике, в частности как ее апобация и применение. Применили данный закон мы впервые и преумущество нашей модели в ее новизне, что подтвердило количество просмотров исходя из названия в разделе "ФТТ"(что-то около 400 за месяц. что достаточно много для Вашего форума)
Цитата venju:
"Расчет значения числителя в дроби с этими числами для всех приведенных элементов тоже показан в модели на основании предложенных закономерностей в рамках Периодической системы Менделеева и даже приведен в обсуждении."

Editor: Это слабовато даже для раздела "Любительский дискуссионный клуб"
Подробно приведенная Вами моя цитата перед этой Вашей фразой изложена в предыдущем обсуждении. Здесь лишь общая фраза.
В случае, если я не понял Ваше замечание, прошу задать вопос, что именно Вам описано слабо.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 29997
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#15   morozov » Вс дек 16, 2007 3:59

В данное время в "любительском дискуссионном клубе" находяться 2 темы
А Я НАСЧИТАЛ ЧЕТЫРЕ....

Я СОГЛАСЕН, ПЕРЕБОР ПРИДЕТСЯ ТРИ ЗАКРЫТЬ ...
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Закрыто

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»