articol de cercetare

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

Abstract

Termodinamica pentru deformarea plastică ideală care nu provoacă dezorganizarea structurii în corpul deformat, despre care a fost discutat P. P. Bridgman studiat (1950), a relevat că conceptul de entropie era încă aplicabil procesului său ireversibil. Observând că invariabilitatea structurală într-un corp plastic ideal este echivalentă din punct de vedere fizic cu condiția prealabilă a termodinamicii, și anume, cantitățile termodinamice trebuie să fie independente de forma corpului macroscopic, conceptul generalizat de entropie poate fi extins la celelalte potențiale termodinamice, cum ar fi energia internă, energii libere și așa mai departe. Aici generalizarea extinsă pentru deformarea plastică ideală este justificată teoretic pe baza termodinamicii ireversibile construită de Prigogine și disciplina sa. Starea termodinamică a corpului deformat în mod ideal se dovedește a fi specificată atât de potențialul termodinamic generalizat (S, U, F, H sau G) și prin energia potențială ireversibilă . care antrenează deformarea plastică.

termodinamica

1. Introducere

Termodinamica deformării plastice ideale la temperatură și presiune constante a fost studiată anterior de P. W. Bridgman în SUA (1950) (Bridgman, 1950). El a examinat în detaliu procesele de alunecare ale deformării și a constatat că toată energia termică produsă de deformarea plastică curgea în baia de căldură din corpul deformat, lăsând deloc dezorganizare structurală în corpul deformat. În consecință, nu se observă o creștere a entropiei în corpul ideal deformat.

El a fost interesat în principal de aspectul dual al entropiei arătat de bucla stres - deformare (Figura 1). Aspectul reversibil se reflectă în menținerea entropiei constante în timpul deformării plastice ideale, în timp ce aspectul ireversibil se reflectă în traseul buclei în sensul acelor de ceasornic, precum și în pierderea de histerezis. Pentru a elucida aspectul dual de mai sus, el a extins conceptul de stare termodinamică concentrându-se în principal pe entropie și a constatat că starea termodinamică și entropia sunt încă aplicabile procesului ireversibil al deformării plastice ideale. În continuare, starea extinsă și entropia sunt denumite stări generalizate și, respectiv, entropie.

Publicat online:

Figura 1. (a) Stres - buclă de deformare OABCDEO a corpului plastic ideal (Bridgman, 1950). Doar calea în sensul acelor de ceasornic este permisă datorită caracterului ireversibil al deformării plastice. Bucla este închisă exact la punctul de plecare O și bucla identică ar putea fi repetată la nesfârșit. Zona închisă a buclei este cunoscută sub numele de pierdere de histerezis (Δ Q). Stresul de randament și deformarea sunt notate cu ± σ A și respectiv ± ε A. Tulpina totală ε este compusă din două tipuri de tulpină, adică elastic (ε e) și deformare plastică (ε p). (b) Tulpina plastică ε p, creșterea sa d ε p și diminuarea d ε p (0) .

Figura 1. (a) Stres - buclă de deformare OABCDEO a corpului plastic ideal (Bridgman, 1950). Doar calea în sensul acelor de ceasornic este permisă datorită caracterului ireversibil al deformării plastice. Bucla este închisă exact la punctul de plecare O și bucla identică ar putea fi repetată la nesfârșit. Zona închisă a buclei este cunoscută sub numele de pierdere de histerezis (Δ Q). Stresul de randament și deformarea sunt notate cu ± σ A și respectiv ± ε A. Tulpina totală ε este compusă din două tipuri de tulpină, adică elastic (ε e) și deformare plastică (ε p). (b) Tulpina plastică ε p, creșterea sa d ε p și diminuarea d ε p (0) .

După cunoștințele autorilor, nu s-au făcut studii semnificative asupra termodinamicii deformării plastice de la lucrarea lui Bridgman, cu excepția lucrării lui J. Kestin și a grupurilor sale (Kestin, 1987, 1993; Ponter, Bataille și Kestin, 1979) și cea a lui Kato (2008). Grupurile lui Kestin au aplicat termodinamică fără echilibru sursei dislocărilor Frank-Read, dar, din păcate, nu și-au putut finaliza munca. Pe de altă parte, Kato (2008) a aplicat termodinamica echilibrului la deformarea plastică cu profundă considerație. Cu toate acestea, rămâne o problemă interesantă legată de aspectul ireversibil al deformării plastice ideale.

Aproape în același timp al lucrării lui Bridgman, I. Prigogine și școala sa din Belgia s-au ocupat de termodinamica ireversibilă a reacțiilor chimice, termoelectricitate și difuzie (Bridgman, 1950; Kestin, 1987; Kondenpudi & Prigogine, 1998). Cu toate acestea, ei nu și-au aplicat teoria deformării plastice ideale care era unul dintre cele mai simple fenomene ireversibile. În această lucrare, vom aplica termodinamica lor ireversibilă la deformarea plastică ideală pentru a justifica entropia generalizată a lui Bridgman.

2. Stres - buclă de deformare și termodinamică

Figura 1 (a) prezintă o buclă de tensiune și deformare a unui corp de plastic ideal. Doar o cale în sensul acelor de ceasornic al buclei (OABCDO) este permisă datorită caracterului ireversibil al deformării plastice. Se presupune că toate deformările tratate în prezenta lucrare sunt la temperatura constantă T și presiunea P, astfel încât acestea să nu fie prezentate în mod explicit, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Deformarea plastică se desfășoară de-a lungul căii de la A la B la o tensiune constantă a randamentului σ A (> 0) și de la D la E la - σ A (Figura 1). Deformația plastică specificată mai sus va fi abreviată ca PD. Vom fi preocupați de termodinamica PD.

Se presupune că bucla de deformare plastică ideală se desfășoară la infinit, astfel încât structura corpului trebuie să revină exact la cea originală după fiecare ciclu finalizat (Bridgman, 1950). În consecință, starea termodinamică a corpului deformat plastic este definită în mod unic de un set de solicitări σ și deformare totală ε a buclei. Fie σ sau ε singur nu este suficient. Ceea ce face PD este să schimbe forma corpului păstrând structura neschimbată (Figura 2).