Vyöryt materiaalien plastisessa muodonmuutoksessa

Markus Ovaska

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Materiaalit eivät usein muuta muotoaan tasaisesti, vaan äkillisinä purskeina tai vyöryinä, joiden välissä on hiljaisia ajanjaksoja. Näiden vyöryjen kokojakaumat noudattavat tyypillisesti potenssilakeja, ja vyöryjen välillä voidaan nähdä ajallisia ja paikallisia korrelaatioita. Tällaista käytöstä on kokeellisesti havaittu niin puristetuissa mikrometriskaalan yksittäiskiteissä kuin mannerlaattojen liikkeessäkin. Tämän työn ensimmäisessä osassa (julkaisut I-III) tutkitaan vyöryjä ja muita kollektiivisia ilmiöitä kiteisten aineiden muodonmuutoksessa yksinkertaisten numeeristen mallien avulla. Lisäämme tavanomaiseen kaksiulotteiseen diskreettiin dislokaatiodynamiikkamalliin pistemäisiä kidevirheitä, jotka vuorovaikuttavat dislokaatioiden kanssa ja estävät niiden liikettä. Kun kidevirheet eivät liiku, löydämme kaksi uutta dislokaatioiden liikettä kuvaavaa faasia, joita ei havaita puhtaassa systeemissä. Kohtalaisella vuorovaikutusvoimakkuudella systeemin kriittiset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin depinning-transitioissa, mutta kriittiset eksponentit poikkeavat keskimääräisen kentän teoriasta. Hyvin voimakkaalla vuorovaikutusvoimakkuudella kriittinen dynamiikka lakkaa. Kun pistemäisinä kidevirheinä kuvatut soluuttiatomit liikkuvat, dislokaatiot ja soluuttipilvet muodostavat kasvavia rakenteita, joita karakterisoimme avaruudellisten korrelaatioiden kautta. Virumissimulaatioissa nähdään tällöin Andraden virumislaki laajemmassa ulkoisen jännityksen alueessa kuin tavallisesti. Liikkuvien soluuttien vaikutuksesta vyöryjen koon ja keston välinen suhde muuttuu lineaariseksi, ja vyöryjakaumien katkaisut saavuttavat vakioarvon suurilla ulkoisilla jännityksillä. Näytämme lisäksi, että puhtaissa 2d-systeemeissä vyörystatistiikka riippuu vyöryjen laukaisumekanismista, ja että kriittistä vyörydynamiikkaa esiintyy jopa nollajännityksessä. Työn toisessa osassa (julkaisu IV) tutkimme vyöryjä puun puristuksessa analysoimalla puristuskokeen aikana nauhoitettua ääntä. Akustisen aikasarjan ominaisuudet muistuttavat monin tavoin maanjäristyksiä sekä hauraiden ja huokoisten aineiden puristuskokeita. Vyöryjen energiat sekä odotusajat vyöryjen välillä noudattavat potenssilakijakaumia, ja jälkijäristykset noudattavat Omorin lakia. Osoitamme digitaalisen kuvakorrelaation avulla että korkean akustisen aktiivisuuden ajanjaksot liittyvät puun vuosirenkaiden äkilliseen luhistumiseen.
Julkaisun otsikon käännösVyöryt materiaalien plastisessa muodonmuutoksessa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Alava, Mikko, Vastuuprofessori
  • Alava, Mikko, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7160-2
Sähköinen ISBN978-952-60-7159-6
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • vyöry
  • plastinen muodonmuutos
  • dislokaatio
  • akustinen emissio

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Vyöryt materiaalien plastisessa muodonmuutoksessa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä