Механика твердого тела (о журнале) Механика твердого тела
Известия Российской академии наук
 Журнал основан
в январе 1966 года
Выходит 6 раз в год
ISSN 1026-3519

Русский Русский  English English  О журнале | Номера | Для авторов | Редколлегия | Подписка | Контакты
 


Архив номеров

Для архивных номеров (2007 г. и ранее) полные тексты статей pdf доступны для свободного просмотра и скачивания.

Статей в базе данных сайта: 12804
На русском (Изв. РАН. МТТ): 8044
На английском (Mech. Solids): 4760

<< Предыдущая статья | Год 2015. Номер 3 | Следующая статья >>
Фрейдин А.Б. О тензоре химического сродства при химических реакциях в деформируемых материалах // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 3. С. 35-68.
Год 2015 Том   Номер 3 Страницы 35-68
Название
статьи
О тензоре химического сродства при химических реакциях в деформируемых материалах
Автор(ы) Фрейдин А.Б. (С.-Петербург, alexander.freidin@gmail.com)
Коды статьи УДК 539.3,544
Аннотация

Для химической реакции, локализованной на фронте реакции в открытой системе деформируемое тело - газообразная компонента, записываются балансы массы, импульса и энергии, после чего выводится выражение для производства энтропии, позволяющее естественным образом получить формулу для тензора химического сродства, которым определяются как химическое равновесие, так и кинетика фронта превращения. Обсуждается запирающий эффект - блокирование реакции напряжениями на фронте. Проводится сравнение условий на межфазной границе и на фронте химической реакции.

Ключевые слова тензор химического сродства, тензор напряжения Эшелби, механохимия, кинетика, окисление, конечные деформации
Список
литературы
1.  ASM Handbook. V. 13A. Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection / Eds. Kramer S.D., Covino B.S. Jr. 2003. ASM International. 1135 p.
2.  ASM Handbook. V. 13C. Corrosion: Environments and Industries / Eds. Kramer S.D., Covino B.S. Jr. 2006. ASM International. 1128 p.
3.  Локощенко A.M. Методы моделирования влияния окружающей среды на ползучесть и длительную прочность металлов // Успехи механики. 2002. Т. 1. № 4. С. 90-120.
4.  Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 3. С. 203-216.
5.  Takacs L. The historical development of mechanochemistry // Chem. Soc. Rev. RSC Publishing, 2013. V. 42. P. 7649-7659.
6.  Kao D., McVitie J., Nix W., Saraswat K. Two dimensional thermal oxidation of silicon-ii. modeling stress effect in wet oxides // IEEE Trans. Electron Devices. 1988. V. 35. № 1. P. 25-37.
7.  Rao V.S., Hughes T.J.R. On modeling thermal oxidation of silicon. I: Theory // Int. J. Numer. Meth. Engng. 2000. V. 47. № 1-3. P. 341-358.
8.  Coffin H., Bonafos C., Schamm S., Cherkashin N., Ben Assayag G., Claverie A., Respaud M., Dimitrakis P., Normand P. Oxidation of Si nanocrystals fabricated by ultralow-energy ion implantation in thin Si02 layers // J. Appl. Physics. 2006. V. 99. № 4. P. 044302.
9.  Toribio J., Kharin V., Lorenzo M., Vergara D. Role of drawing-induced residual stresses and strains in the hydrogen embrittlernent susceptibility of prestressing steels // Corrosion Science. 2011. V. 53. № 10. P. 3346-3356.
10.  Muhlstein C.L., Brown S.B., Ritchie R.O. High-cycle fatigue and durability of polycrystalline silicon thin films in ambient air // Sensors and Actuators. 2001. V. A94. P. 177-188.
11.  Muhlstein C.L., Stach E.A., Ritchie R.O. A reaction-layer mechanism for the delayed failure of micron-scale polycrystalline silicon structural films subjected to high-cycle fatigue loading // Acta Materialia. 2002. V. 50. P. 3579-3595.
12.  Muhlstein C.L., Ritchie R.O. High-cycle fatigue of micron-scale polycrystalline silicon films: fracture mechanics analyses of the role of the silica//silicon interface // Int. J. Fracture. 2003. V. 199/120. P. 449-474.
13.  Kelly S.T., Clemens B.M. Moving interface hydride formation in multilayered metal thin films // J. Appl. Physics. 2010. V. 108. № 1. P. 013521.
14.  Kikkinides E.S. Design and optimization of hydrogen storage units using advanced solid materials: General mathematical framework and recent developments // Computers and Chemical Engng. 2011. V. 35. P. 1923-1936.
15.  Frost H.M. Skeletal structural adaptations to mechanical usage (SATMU): 3. The hyaline cartilage modeling problem // Anat. Rec. 1990. V. 266. № 4. P. 423-432.
16.  Taber L.A. Biomechanics of growth, remodeling and morphogenesis // Appl. Mech. Rev. 1995. V. 48. № 8. P. 487-545.
17.  Гиббс Дж. Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука, 1982. 584 с.
18.  Де Донде Т., Ван Риссельберг П. Термодинамическая теория сродства (книга принципов). М.: Металлургия, 1984. 134 с.
19.  Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика. М.: Наука, 1976. 502 с.
20.  Русанов А.И. Термодинамические основы механохимии. СПб.: Наука, 2006. 221 с.
21.  Гринфельд М.А. Об условиях термодинамического равновесия фаз нелинейно-упругого материала // Докл. АН СССР. 1980. Т. 251. № 4. С. 824-828.
22.  James R.D. Finite deformation by mechanical twinning // Arch. Rat. Mech. Analysis. 1981. V. 77. № 2. P. 143-177.
23.  Gurtin M.E. Two-phase deformations of elastic solids // Arch. Rat. Mech. Anal. 1983. V. 84. № 1. P. 1-29.
24.  Гринфельд М.А. Методы механики сплошных сред в теории фазовых превращений. М.: Наука, 1990. 312 с.
25.  Eshelby J.D. Energy relations and the energy-momentum tensor in continuum mechanics // Inelastic Behavior of Solids / Eds. Kanninen M. et al New York: McGraw-Hill, 1970. P. 77-115.
26.  Eshelby J.D. The elastic energy-momentum tensor // J. Elasticity. 1975. V. 5. № 4. P. 321-335.
27.  Collected works of J.D. Eshelby. The mechanics of defects and inhomogeneities // Solid Mechanics and its Applications / Eds. Markenscoff K., A. Gupta. V. 133. Springer, 2006. 930 p.
28.  Knowles J.К. On the dissipation associated with equilibrium shocks in finite elasticity // J. Elasticity. 1979. V. 9. № 2. P. 131-158.
29.  Abeyaratne R., Knowles J.К. Evolution of phase transformation. A continuum theory. Cambridge: Univ. Press, 2006. 242 p.
30.  Bowen R.M. Toward a thermodynamics and mechanics of mixtures // Arch. Rat. Mech. Anal. 1967. V. 24. № 5. P. 370-403.
31.  Truesdell C. Rational Thermodynamics. 1969. L.: McGraw-Hill. 208 p.
32.  Rusanov A.I. Surface thermodynamics revisited // Surface Science Reports. 2005. V. 58. P. 111-239.
33.  Freidin A.B. On chemical reaction fronts in nonlinear elastic solids. Proc. of 36th Int. Summer School-Conf. Advance Problmes in Mechanics (АРМ 2009) / Eds. Tndeitsev D.A., Krivtsov A.M.. St. Petersburg. Institute for Probl. in Mech. Engng. 2009. P. 231-237.
34.  Freidin A.B. Chemical affinity tensor and stress-assist chemical reactions front propagation in solids // ASME 2013 Int. Mech. Engng. Congr. and Exposition. V. 9: Mechanics of Solids, Structures and Fluids, san Diego, California, USA, 2013. Paper No. IMECE2013-64957. P. V009T10A102.
35.  Freidin A., Vilchevskaya E., Korolev I. Stress-assist chemical reactions front propagation in deformable solids // Int. J. Eng. Sci. 2014. V. 83. P. 57-75.
36.  Levitas V.I. Structural changes without stable intermediate state in inelastic material. P. I. General thermomechanical and kinetic approaches // Int. J. Plasticity. 2000. V. 16. № 7. P. 805-849.
37.  Loeffel K., Anand L. A chemo-thermo-mechanically coupled theory for elastic-viscoplastic deformation, diffusion, and volumetric swelling due to a chemical reaction // Int. J. Plasticity. 2011. V. 27. № 9. P. 1409-1431.
38.  Loeffel K., Anand L., Gasem Z. On modeling the oxidation of high-temperature alloys // Acta Materialia. 2013. V. 61. № 2. P. 399-424.
39.  Cermelli P., Gurtin M.E. On the kinematics of incoherent phase transitions // Act. metal. Mater. 1994. V. 41. № 10. P. 3349-3359.
40.  Cermelli P., Gurtin M.E. The Dynamics of Solid-Solid Phase Transitions. 2. Incoherent Interfaces // Arch. Rat Mech. Analysis. 1994. V. 127. P. 41-99.
41.  Lee E.H. Elastic-plastic deformation at finite strains // Trans. ASME J. Appl. Mech. 1969. V. 36. № 1. P. 1-6.
42.  Epstein M., Maugin G.A. Thermomechanics of volumetric growth in uniform bodies // Int. J. Plasticity 2000. V. 16. № 7-8. P. 951-978.
43.  Lubarda V.A. Constitutive theories based on the multiplicative decomposition of deformation gradient; Thermoelasticity elastoplasticity, and biomechanics // Appl. Mech. Rev. 2004. V. 57. № 2. P. 95-108.
44.  Guillou A., Ogden R.W. Growth in soft biological tissue and residual stress development / Eds. Holzapfel G.A., Ogden R.W. Mechanics of biological tissue. Heidelberg, Springer: 2006.
45.  Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. M.: Наука, 1980. 512 с.
46.  Трусделл К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. М.: Мир, 1975. 592 с.
47.  Wilmanski К. Thermomechanics of continua. Berlin, etc.: Springer, 1998. 273 p.
48.  Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1973. 280 с.
49.  Vilchevskaya E.N., Freidin A.B. Modeling mechanochemistry of the diffusion controlled chemical reaction front propagation in elastic solids // Proc. 38th Int. Summer School-Conf. Advanced Problems in Mechanics (АРМ 2010) / Eds. Indeitsev D.A., Krivtsov A.M. St. Petersburg. Institute for Probl. in Mech. Engng. 2010. P. 741-749 (http://apmconf.spb.ru).
50.  Vilchevskaya E.M., Freidin A.B. On kinetics of chemical reaction fronts in elastic solids // Surface Effects in Solid Mechanics / Eds. Altenbach H., Morozov N.F. Advanced Structured Materials. 2013. V. 30. Berlin, Heidelberg: Springer. P. 105-117.
51.  Maugin G. Material Inhomogeneities in Elasticity. London: Chapman and Hall, 1993. 287 p.
52.  Kienzler R., Herran G. Mechanics in Material Space with Apllication to Defect and Fracture Mechanics. Berlin: Springer, 2000. 306 p.
53.  Gurtin M.E. Configurational Forces as Basic Concepts of Continuum Physics. N.Y. etc.: Springer, 2000. 249 p.
54.  Кубланов Л.Б., Фрейдин A.Б. Зародыши твердой фазы в деформируемом материале // ПММ. 1988. Т. 52. Вып. 3. С. 493-501.
55.  Фрейдин А.Б. Трещины серебра и полосы сдвига в стеклообразных полимерах как слои новой фазы // Механика композит. материалов. 1989. № 1. С. 3-10.
56.  Морозов Н.Ф., Назыров И.Р., Фрейдин А.Б. Одномерная задача о фазовом превращении упругого шара // Докл. РАН. 1996. Т. 346. № 2. С. 188-191.
57.  Морозов Н.Ф., Фрейдин А.Б. Зоны фазовых переходов и фазовые превращения упругих тел при различных видах напряженного состояния // Тр. мат. ин-та им. В.А. Стеклова. 1998. Т. 223. С. 220-232.
58.  Фрейдин А.Б. Приближение малых деформаций в теории фазовых превращений при деформировании упругих тел // Прочность и разрушение материалов и конструкций / Под ред. Н.Ф. Морозова. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 1999. С. 266-290.
59.  Freidin А.В. On new phase inclusions in elastic solids // ZAMM. 2007. V. 87. № 2. P. 102-116.
60.  Фрейдин А.Б. Механика разрушения. Задача Эшелби. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. 236 с.
61.  Sutardja P., Oldham W. Modeling of stress effects in silicon oxidation // IEEE Trans. Electron Devices. 1988. V. 36. № 11. P. 2415-2421.
62.  Huntz A., Amiri G.C., Evans H., Cailletaud G. Comparison of oxidation-growth stresses in NiO film measured by deflection and calculated using creep analysis or finite-element modeling. Oxidation of Metals. 2002. V. 57. № 5. P. 499-521.
63.  Levitas V., Attariani H. Anisotropic compositional expansion and chemical potential for amorphous lithiated silicon under stress tensor. Scient. Rep. 2013. V. 3. № 1615.
Поступила
в редакцию
11 декабря 2013
Получить
полный текст
<< Предыдущая статья | Год 2015. Номер 3 | Следующая статья >>
Система OrphusЕсли Вы обнаружили опечатку или неточность на странице сайта, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

119526 Москва, пр-т Вернадского, д. 101, корп. 1, комн. 246 (495) 434-35-38 mtt@ipmnet.ru https://mtt.ipmnet.ru
Учредители: Российская академия наук, Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-82148 от 02 ноября 2021 г., выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
© Изв. РАН. МТТ
webmaster
Rambler's Top100