Устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА, содержащее основание, расположенные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул, отличающ е-. вся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования процесса разрушения материала, оно имеет имитатор силового воздействия на молекулярную структуру, состоящий из установленной посредством стоек с возможностью изменения угла наклона платформы , сопряженной с основанием, и расположенного на ней груза в виде шара, а средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул состоит из расположенного под основанием привода с коленчатым валом , связанных с ним валов и шарнирно соединенных с валами рычагов, каждьй из которых имеет установленный на его свободном конце магнит, расположенный под. соответствующим шариком , при этом основание вьтолнено сл из пленочного материала, а шарики из металла. фиг.1

(l9) (I |) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5!) G 09 В 23/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ""

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ™ ь -, ;--,. j (21) 3710861/28-12 (22) 01. 02. 84 (46) 30. 06. 85. Вюл. И - 24 (72) К.Н. Войнов (53) 371.355(088.8) (56) 1. Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. M., "Мир", 1966, т. 7, с. 275-276 (прототип)„ (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ

МАТЕРИАЛА, содержащее основание, расположенные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул, о т л и ч а ю щ е-. е с я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования процесса разрушения материала, оно имеет имитатор силового воздействия на молекулярную структуру, состоящий иэ установленной посредством стоек с возможностью изменения угла наклона платформы, сопряженной с основанием, и расположенного на ней груза в виде шара, а средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул состоит из расположенного под основанием привода с коленчатым валом, связанных с ним валов и шарнирно соединенных с валами рычагов, каждый из которых имеет установленный на его свободном конце магнит, расположенный под. соответствующим шариком, при этом основание выполнено из пленочного материала, а шарики— из металла.

1164772

Изобретение относится к моделированию. атомно-молекулярной структуры вещества и может быть использовано при изучении физико-механических свойств материалов. 5

Известно устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала, содержащее основание, расположенные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул (1 ).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности моделирования процесса механичес- 1 кого разрушения материала для исследования его прочности, например процесса развития трещин, разрушения вследствие температурных колебаний.

Цель изобретения — расширение . 70 диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования процесса разрушения материала.

Укаэанная цель достигается тем, :что устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала, содержащее основание, расположенные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменения взаимного расположения имитаторов мо-30 лекул, имеет имитатор силового воэдей ствия на молекулярную структуру, состоящий из установленной посредством стоек с возможностью изменения угля наклона платформы, сопряженной с ос- 35 нованием, и расположенного ня ней груза в виде шара, а средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул состоит из расположенного под основанием привода с колен- 4б чатым валом„ связанных с ним валов и шарнирно соединенных с валами рычагов каждый иэ которых имеет установленный на его свободном конце магнит, расположенный под соответствующим 45 шариком, при этом основание выполнено из пленочного материала, а шарикииз металла. . На фиг, 1 показана схема устройства, общий вид; на фиг. 2 - кинема- gg тика возможных перемещений имитаторов молекул; на фиг, 3 — средство для изменения взаимного расположения ими- таторов молекул (схема); на фиг. 4 шаровой груз имитатора силового воз- у действия, расположенный на платформе; на фиг ° 5 - рычаг с магнитом; на фиг. б — то же, вид А на фиг. 5; на фиг, 7 — -вариант случайного расположения имитаторов молекул на поверхности основания, Устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала содержит основание 1 иэ пленочного материала, расположенные на нем ими- таторы молекул в виде шариков 2 из металла, средство для изменения взаимного расположения шариков 2, состоящее из расположенного под основанием 1 привода 3 с коленчатым валом 4, соединенных с приводом валов 5 и шарнирно соединенных с валами 5 рычагов б, каждый из которых имеет установленный на его свободном конце в углублении 7 магнит 8 расположенный под соответствующим шариком 2, Устройство содержит также имитатор силового воздействия, который состоит из установленной посредством стоек

9 и 10 с возможностью изменения угла наклона платформы 11, сопряженной с основанием 1, и расположенного на платформе 11 груза в виде шара 12.

Основание 1 установлено на опорах 13.

Под основанием 1 имеются промежуточные опоры 14 для валов 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Рычаги б с магнитом 8 устанавливаются в нейтральное положение, около которого они будут перемещаться по траектории Б (фиг. 2) при вращении коленчатого вала 4. Над магнитами 8 на основании 1 из туго натянутого пленочного материала устанавливаются шарики 2, которые удерживаются за счет магнитных сил и повторяют вслед за магнитами все перемещения. Шарики 2 имитируют определенный вид упаковки атомов в реальной кристаллической решетке, расположенных в одной плоскости. Уменьшая число шариков 2 или меняя силу магнитов, можно моделировать как изменения структуры, так и прочностные свойства. Имитацию разрушения материала осуществляет раскалывающая сосредоточенная сила груза 12 в виде катящегося шара, движущегося с наклонной платформы 11 в плоскости колеблющихся рядов шариков 2. Приложение этой силы может быть легко изменено за счет перестановки стоек 9 и 10 в любое положение вокруг основания 1, Меняя массу груза 12 и угол наклона платформы 11, можно моделировать

11б4 з различные силовые воздействия на колеблющуюся структуру атомов кристаллической решетки, изучать столкновения шариков 2 между собой и с грузом 12, прослеживая, например, наиболее вероятный путь развития трещины. Раскалывающий удар груза

12, как сосредоточенной силы, определит возможность его сквозного прохода через ряды шариков 2 или застре- 10 ванне внутри них. Меняя скорость вращения коленчатого вала 4, а следовательно, и шариков 2, можно моделировать температурные условия, и которых может находиться образец (деталь) с конкретным типом кристаллической решетки в реальных условиях. При этом характер сил сопротив772 4 ления движению шарика груза 12 может быть самым различным, так как это ! определяется возможностью появления центральных или косых ударов, ударов в два сблизившихся шарика 2 и т.д.

Данное устройство обеспечивает выбор структуры материала с наиболее приемлемыми свойствами; имитирует различные кристаллические структуры материалов с учетом плотности упаковки атомов, их расположения относительно нейтрального положения, скорости колебания, масс атомов и сил внутреннего сопротивления; обладает наглядностью, простотой физического процесса и аналитического исследова ния.

N авиа. 2

1)64772

Составитель Т. Григорян.

Редактор М. Дылын Техред M.Kóýüìà Корректор С. Черни

4»

Заказ 4192/49 Тираж 452

ВйИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4