Ученые выяснили, как предсказать разрушение твердых материалов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Исследователь из Университета Экс-Марсель во Франции, Эммануэль Виллермо, представил новую теоретическую модель, которая описывает процесс фрагментации твердых тел. Согласно работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, разрушение объектов подчиняется универсальному статистическому закону, а не является случайным процессом, как считалось ранее.

В основе предложенной модели лежит принцип «максимальной случайности», который является проявлением второго закона термодинамики. Суть принципа заключается в том, что при разрушении система всегда выбирает путь, ведущий к максимальному увеличению энтропии. В контексте фрагментации это означает, что из всех возможных вариантов раскола объекта реализуется тот, который создает наиболее неупорядоченное состояние, характеризующееся определенным распределением осколков по размерам.

Данный подход отличается от предыдущих методов, которые фокусировались на анализе микроскопических процессов, таких как распространение трещин. Новая теория рассматривает разрушение как макроскопический процесс, аналогично тому, как статистическая механика в XIX веке описывала поведение газов, исходя из общих вероятностных законов для частиц, а не из динамики каждой отдельной молекулы. Для описания распределения фрагментов по размерам была использована модифицированная форма степенного закона — математической зависимости, часто встречающейся в природных явлениях.

Автор: freepik Источник: ru.freepik.com

Теоретические выводы были подтверждены экспериментами с различными типами материалов, включая пластичные и вязкоупругие. Результаты показали, что предложенный закон универсален и не зависит от микроскопических особенностей конкретного материала. В то же время было отмечено, что для некоторых мягких материалов, например, пластиков, модель требует дальнейшей доработки, так как их фрагментация не полностью соответствует предложенным математическим расчетам.

Открытие имеет практическое значение. Новый принцип позволяет создавать более точные модели для энергозатратных промышленных процессов, связанных с дроблением, таких как добыча и переработка руды. В геофизике он может быть применен для прогнозирования последствий камнепадов и оползней, а в астрофизике — для анализа результатов столкновения астероидов.

Источник: Popular Mechanics

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачем на старых пультах телевизоров была кнопка AV/TV и почему она почти исчезла

На старых телевизорах была одна кнопка, после нажатия которой привычное изображение могло неожиданно пропасть. Только что показывали передачу, а через секунду на экране появлялся синий фон с...

Комнатное растение стоит во влажной земле неделю, хотя летом горшок высыхал за два дня: что изменилось осенью

Летом горшок приходилось поливать через день, а осенью та же земля остаётся влажной почти неделю. Кажется, будто с растением что-то случилось: корни перестали работать, грунт внезапно...

Как колонки 35АСДС-017 решали главные проблемы электростатической акустики

В 1984 году во Львове начали выпускать колонки 35АСДС-017 с электростатическими излучателями. Такие излучатели передают средние и высокие частоты с очень малыми искажениями, но плохо справляются с...

Инженерная оговорка первых партий GPO Brooklyn: почему CD-диск нужно вставлять задом наперед

Когда в руки попадает современная реплика классической аудиотехники 1980-х годов, меньше всего ждешь сюрпризов из области базовой эргономики. Музыкальный центр GPO Brooklyn, созданный брендом GPO...

Обзор Greenworks DD560: проверяю его там, где обычному шуруповерту уже тяжело

Greenworks DD560 — компактная аккумуляторная дрель-шуруповерт с бесщеточным двигателем, крутящим моментом до 60 Нм и системой Anti-kickback. Модель рассчитана на сверление, работу с...