Моделирование закономерностей проявления масштабного эффекта…
3
териала при изменении размеров образца. Помимо упомянутых су-
ществует множество иных интерпретаций масштабного эффекта
(энергетический, технологический и т. д.).
Анализ многочисленных публикаций, посвященных количе-
ственной оценке масштабного эффекта [1], показывает, что сегодня
нет общепризнанной интерпретации всех особенностей его проявле-
ния, в основе которой лежала бы адекватная физическая модель, учи-
тывающая основные ослабляющие микро- и макродефекты, а также
особенности их нагружения. Ни одна из существующих моделей, в
том числе и широко известная модель Вейбулла, не позволяет оце-
нить степень разброса характеристик динамической прочности
σ
об-
разцов с увеличением их длины (для образцов стандартной конфигу-
рации) [1–3, 5], либо прогноз оставляет желать много лучшего.
В частности, в рамках модели Вейбулла [1–3] и в моделях, построен-
ных с использованием гауссовских случайных процессов [3], не уда-
ется точно описать динамику уменьшения прочности объекта с ро-
стом размеров. При этом экспериментаторы столкнулись с тем фак-
том, что при констатации устойчивого уменьшения средней
прочности объектов (математического ожидания
МХ
) с увеличением
их длины характеристика разброса (коэффициент вариации
Cv
) в
большинстве случаев весьма нестабильна. Особенно это проявляется
в тех случаях, когда объекты для исследований в целях обеспечения
чистоты эксперимента отбирались случайным образом (принцип
рандомизации) [1–4]. При этом в одних работах отмечается возраста-
ние
Cv
, а в других — убывание по мере увеличения длины образца
[1]. Все указанное поддерживает скептицизм в отношении перспек-
тив развития стохастических моделей применительно к описанию
прочности макрообразцов.
Авторы настоящей работы, оценивая сложность обсуждаемой
проблемы, сосредоточили свое внимание на исследовании случая,
когда испытаниям подвергаются образцы, размер которых изменяет-
ся в одном направлении – по длине (проволока, нить, пруток, полоса,
цепь и т. п.) [1]. При этом легче исследовать конкуренцию поверх-
ностного и объемного эффектов. Кроме того, для создания имитаци-
онной прочностной модели достаточно использовать дискретную ре-
ализацию стационарного случайного процесса при минимальном
числе определяемых параметров, что сделает общедоступной проце-
дуру контроля достоверности предлагаемого авторами имитационно-
го эксперимента. Помимо этого по специальной программе был про-
веден обширный натурный эксперимент с определением динамиче-
ской прочности образцов из медной проволоки (структурный элемент
— зерно, конгломерат зерен) и хлопчатобумажной нити (структур-
ные элементы — хлопковые волокна).
