Jump to content
Forensic medical forum
Судебно-медицинский форум

Archived

This topic is now archived and is closed to further replies.

nikitayev

Механика разрушения тел 1

Recommended Posts

nikitayev

пока все понятно, только вот вопросы

в п.5 таблицы при хрупком разрушении отсутствует зарождение магистральной трещины, так и должно быть?

п.6 таблицы при вязком разрушении чистого отрыва быть не может? хотя п.п. 13 и 14 этой же таблицы указывают на существование явления как такового

Ну разумеется зарождение магистральной трещины будет, при этом не забываем что в основе лежит зона пластической деформации с образованием микротрещин и их слиянием.

 

А где в п. 13 и 14 чистый отрыв при вязком изломе? Зарождение и продвижение трещины при деформации сдвига - энергоемкий процесс,, по сравнению с деформацией отрыва, поэтому он все время стремится перейти в отрыв - впереди фронта трещины возникают множественные микроразрушения в плоскости которых имеются максимальные растягивающие напряжения.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hohol

ямочный вырыв и выдергивание остеонов ведь характеризуют деформацию отрыва?

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

ямочный вырыв и выдергивание остеонов ведь характеризуют деформацию отрыва?

Согласен, один и тот же макромеханизм может характеризоваться разными микромеханизмами, каковым и является ямочный отрыв (более правильно отрыв а не вырыв). Я думаю что в чистом виде ничего не бывает, просто один механизм преобладает на другим, но они всегда идут параллельно: в вершине трещины отрыва лежит зона пластической деформации, а трещина при деформации сдвига то и дело стремится перейти в трещину отрыва. А что будет преобладать зависит от многих факторов: геометрии и скорости индентора, строения кости (как на примере влияния степени диплоизации) и т.д.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hohol

пока вопросов больше не имею. прошу продолжать

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Hohol , большое спасибо за наводящие вопросы, вы подметили очень важную вещь, которую мы могли бы пропустить! Отрыв, продольный и поперечный сдвиг - макромеханизмы движения трещины. Но каждый из них может быть обусловлен разными микромеханизмами. Я поставил себе заметку и мы их обязательно рассмотрим.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Вчера мы рассмотрели вкратце характеристики хрупкого разрушения и морфологию хрупкого излома. Сегодня у нас небольшой перерыв и в качестве развлечения хочу предложить вам знакомство со сказочными персонажами, которые будут принимать непосредственное участие в нашей беседе. Для тех кто угадает персонажей будет приз (книга по раневой баллистике, пока не буду говорить какая). Персонажей выставлю сегодня вечером.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

post-421-0-42134400-1373557529_thumb.png

post-421-0-85774800-1373557655.png

А вот и наши герои, конечно угадать всех сложно, но хотя бы скажите откуда они. Желаю успеха!

 

Подсказка - все они имеют непосредственное отношение к теме нашего разговора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hohol

стилистика рисунков очень походит на рисунки в серии книг "Эврика", в которой академики и профессора простым научно-популярным языком объясняли сложные научные вещи

нравилось мне их в школе читать, так легко и доступно написано, да и щас полистать интересно

Share this post


Link to post
Share on other sites
Anton

Ну наверное из детской энциклопедии...

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Так как больше вариантов никто не предлагает я оглашаю результаты. Действительно, как сказал Hohol картинки очень похожи на рисунки из серии "Эврика",видимо потому, что художник один. На самом деле эти картинки из книги Финкеля В.М. "Портрет трещины". Рекомендую всем эту книжку, написано очень занимательно и непринужденно. А вот и наши персонажи:

 

post-421-0-86032300-1373796573.png

;

post-421-0-90413200-1373795801.png

 

 

Хоть и персонажей никто не угадал, приз все равно надо кому-то отдать. Hohol, пожалуй, был ближе к правильному ответу,поэтому книжка Beat P. Kneubuehl (Ed.),Robin M. Coupland,Markus A. Rothschild,Michael J. Thali "Wound Ballistics Basics and Applications" уходит к нему. Поздравляем победителя!

post-346-0-44936600-1376585682_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Edwin

Дык она на немецком языке. Кто же и как её читать-то будет? Да и дорогая она. Или они перевод на английский сделали? У нас в библиотеке только немецкий оригинал стоит и ему, кажись, лет 5 уже.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hohol

спасибо за присланную книгу по раневой баллистике :)/>

а так же за наводку на книгу В.М. Финкеля

 

Дык она на немецком языке. Кто же и как её читать-то будет? Да и дорогая она. Или они перевод на английский сделали? У нас в библиотеке только немецкий оригинал стоит и ему, кажись, лет 5 уже.

 

Она на английском "Translation of the revised third German edition (2008)"

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Книга " "Wound Ballistics Basics and Applications" есть как на английском так и на немецком. Всем рекомендую!

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Извините, сейчас небольшой перерыв, много работы, возобновим обсуждение со следующей недели.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Всем добрый день! Возвращаемся к обсуждению.

 

Мы остановились на рассмотрении хрупкого излома и характеристиках разрушения от деформации отрыва.

 

Теперь рассмотрим характеристики вязкого излома и рассмотрим два варианта: 1) сочетание деформации отрыва и поперечного сдвига и 2) сочетание деформации отрыва и продольного сдвига.

 

Вспомним основные характеристики вязкого разрушения:

 

1. Малая скорость деформации

2. Выраженная местная и общая пластическая деформация

3. Высокая энергоемкость процесса

4. Процесс разрушения заключается в росте и слияние множественных микротрещин, которые образуются в плоскости максимальных растягивающих напряжений.

5. Механика деформации - сочетание отрыва и сдвига

6. Ориентация трещины под углом около 45 град.

 

При этом характеристики вязкого излома будут следующие, в зависимости от типа сдвига:

 

Комбинация деформации отрыва и поперечного сдвига:

 

 

1) Зубчатые края излома

2) Наличие на поверхности излома гребней поперечного сдвига

3) Образование на поверхности излома ступенек

post-421-0-79467000-1374331836_thumb.jpg*

механизм образования гребней поперечного сдвига

post-346-0-47675900-1376585876.jpg*

гребни поперечного сдвига

post-421-0-96387300-1374332463_thumb.jpg**

Гребни поперечного сдвига

 

 

post-421-0-65281700-1374332614.jpg*

ступеньки на поверхности излома

___________________________________________________________________________________________________________________

 

источники:

* В.Н. Крюков "Основы механо- и морфогененза переломов", 1995

**Кислов М.А. "Судебно-медицинская диагностика вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии излома длинных трубчатых костей нижних конечностей", 2008.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Комбинация деформации отрыва и продольного сдвига:

 

 

1. Изменение ориентации плоскости излома

2. Образование косого излома

3. Наличие гребней продольного сдвига

4 Наличие боковых скосов.

post-421-0-54154600-1374334461.jpg*

Изменение плоскости излома

post-421-0-85100500-1374334534.jpg*

Схема формирования косого излома

post-421-0-05522700-1374334588.jpg*

схема вариантов боковых скосов в зависимости от толщины пластины

post-421-0-01828200-1374334685_thumb.jpg*

формирование гребней продольного сдвига

___________________________________________________________________________________________________________________

источник:

* В.Н. Крюков "Основы механо- и морфогененза переломов", 1995

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hohol

знакомые вещи из работ Виталия Николаевича, а иллюстрации цветные чьи?

Share this post


Link to post
Share on other sites
SLeonov

Никитаев браво!

Просмотрел и обалдел. Вы просто горы свернули.

Не ожидал, что Финкеля найдете и прочитаете.

Не поверите, но Финкеля придется читать дважды. Книга так просто написана, что отдельные моменты прочитываешь, не усваивая. Правда и читать то, всего... вечер субботнего выходного.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Maxim

а иллюстрации цветные чьи?

Помню фоткал эти кости до посинения. :)/>

 

ЗЫ...

ступеньки на поверхности излома

 

Помню слова Бахметьева В.И. "Не существует поверхности излома, излом - это поверхность перелома." т.е. либо излом, либо поверхность перелома.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Никитаев браво!

Просмотрел и обалдел. Вы просто горы свернули.

Не ожидал, что Финкеля найдете и прочитаете.

Не поверите, но Финкеля придется читать дважды. Книга так просто написана, что отдельные моменты прочитываешь, не усваивая. Правда и читать то, всего... вечер субботнего выходного.

А Финкеля то у Вас нашел в списке литературы к диссертации. Информации рассмотрели действительно много, сейчас смотришь со стороны, ведь с чего начинали - с формы раневого канала в плоских костях, а в итоге где оказались. А ведь это только начало, дальше будет интереснее.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Небольшой краткий анонс, того что мы будем разбирать далее:

Механизмы роста трещин и разрушения

 

1. Электронная фрактография.

2. Разрушение сколом

3. Вязкое разрушение.

 

По сути мы будем более детально знакомится с механизмами роста трещин, которые мы затронули в конце прошлого раздела. Сложность рассмотрения заключается в том что я не обладаю большим количеством судебно-медицинских примеров качественных фрактограмм, чтобы показать все то о чем мы будем говорить. Просьба к Вам, коллеги, если у Вас будут примеры, выкладывайте.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Прежде чем начинать новый раздел, настоятельно прошу Вас прочитать книгу "Портрет трещины". Я нашел ее совсем недавно благодаря работе Leonova, за что ему отдельное спасибо. По сути, прежде чем начинать какие-либо разговоры о механике разрушения, нужно читать подобные книги, тогда очень сложные и страшные формулы и термины становятся просто сказочными героями, каковыми они изложены в данной книге. Вот сижу, перечитываю, думаю что не последний раз, в голове с каждым словом становиться все яснее и яснее, чего и Вам желаю!

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Подождите еще денек, второй, готовлю информацию, уж больно интересный раздел будет. Сначала думал сделать его небольшим, но столько наглядного материала скопилось, что не поделиться не могу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

В процессе поиска материала для данного раздела в очередной раз столкнулся с фактом скудности и порой отсутствия качественного иллюстрированного русскоязычного материала и изобилием иностранного - тут тебе и журналы и книги и специализированные сайты, блоги. Об одном жалею, с английским туговато :wow:/>

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

После небольшого перерыва снова возвращаемся к нашим трещинам. В данном разделе мы посмотрим на процесс разрушения изнутри, и выясним, почему мы видим именно такую картину излома, а не другую. Мы уже немного затрагивали основные механизмы пластической деформации, говорили о дислокациях, какие они бывают, но все это лишь термины и не более. Скоро мы узнаем как они рождаются, передвигаются, живут вообщем, приносят пользу, али вред.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

ЭЛЕКТРОННАЯ ФРАКТОГРАФИЯ

 

 

Сегодня мы с вами познакомимся с фрактографией, и частным ее видом электронной фрактографией, узнаем как она делается, в чем ее преимущества и недостатки.Вообще, изучив фрактографию как науку, мы получаем универсальный ключ к механике разрушения. Судебно-медицинских изданий, в которых бы в достаточной мере освещались бы основы фрактографии, кроме работ Крюкова В.Н., я не нашел. В своей работе я не сталкиваюсь с фрактографией, потому что с ней у нас из криминалистов толком никто и незнаком. Есть одна очень классная книга, которой я с Вами хотел бы поделиться, "Фрактография и атлас фрактограмм" под ред. Дж. Феллоуза, 1982 г. В ней вы найдете все необходимое по данной тематике. У нас нет возможности детально описывать все виды изломов, механизмы лежащие в их основе, мы и так замахнулись на колоссальный массив информации и когда мы его осилим я пока не берусь сказать. Поэтому отсылаю всех к данной книге.

 

Итак, что же такое фрактография?

 

Фрактография (fractography; лат. fractis — излом) — метод исследования изломов материалов, наука о строении поверхностей разрушения. Фрактография широко используется для определения причин разрушения материалов и конструкций.

 

Краткая историческая справка

 

Термин фрактография возник в 1944 г, для обозначения науки занимающейся изучением поверхности изломов, в то время как изучением их металлурги занимались много веков до этого. В 16-18 вв. изучение изломов для определения качества металлов считалось большим секретом. Одно из первых упоминаний об этих методах имеется в работе Ванночио Бирунгуччио "De La Pirotechnio", где он пишет о возможности определения качества черных и цветных металлов по характеру изломов. 1524 г. работа Лазаруса Эркера из Праги, где описываются методы испытаний на разрушение. 1627 г. Луи Савво обубликовал работу, в которой описал применение методик, предлогаемых Бирунгучио для определения качества колоколов. В 1722 г. Реомюр выпускает сборник гравюр, на которых изображены разнообразные поверхности изломов чугуна и стали. Вот одна из них

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

продолжение

post-421-0-73447800-1374774227.jpg

post-421-0-51458000-1374774466_thumb.png

В 19 в. с появлением металлографии интерес к фрактографии ослабевает, тем не менее можно указать ряд работ. Это работа Малле в 1856 г. по разрушению орудийных стволов, Таннер (1858 г), Перси, описавший основные виды изломов: 1) кристаллический, 2) зернистый, 3) волокнистый, 4) шелковистый, 5) столбчатый, 6) стекловидный; работа Мартенса (1878 г.), изучавшего поврехности изломов и полированных шлифов , в своей работе Мартенс описывает линии разрушения, которые мы сегодня называем рубцами, также он описал изломы при кручении, изгибе, растяжении, усталости. В работах Чернова изложено влияние температуры на характер излома. Позже Бриннель обобщил их в своей работе в 1885 г. Однако микрофрактография была практически забыта до середины 20 века.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

продолжение

 

К микрофотографии вернулись лишь в 1939 г. после исследований Цапфе, который пытался выяснить роль водорода в образовании флакенов в металлах, после воздействия водорода. Цапфе пытался рассмотреть наличие зеркальных площадок на изломе в микроскоп, при этом сложность заключалась в возможности повреждения оптической системы линзы острыми краями. Цапфе попытался расположить излом на не котором расстоянии получил положительный результат - появление вспышки (отраженный от зеркальной фасетки свет), что позволило рассматривать и фотографировать поверхность излома. Способы оптической фрактографии использованные Цапфе актуальны и сегодня. Методики и световой фрактографии и основы интерпретации фрактограмм мы пока опустим и поговорим о появлении растрового электронного микроскопа, который вывел фрактографию на совершенно новый уровень.

Share this post


Link to post
Share on other sites
nikitayev

Растровый электронный микроскоп (РЭМ, англ. Scanning Electron Microscope, SEM) — прибор предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким (до 0,4 нанометра) пространственным разрешением, а также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом.

 

Современный РЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат до 1 000 000 крат, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов. А вот и сам микроскоп:

 

 

post-421-0-13266400-1374778170_thumb.jpg

 

 

 

Немного истории:

 

 

 

История электронной микроскопии началась с работ немецкого физика Ганса Буша о влиянии электромагнитного поля на траекторию заряженных частиц. В 1926 году он доказал, что такие поля могут быть использованы в качестве линз и установил основополагающие принципы геометрической электронной оптики. В ответ возникла идея электронного микроскопа и две команды - Макс Кнолл и Эрнст Руска из Берлинского технического университета, Эрнст Бруш из лаборатории EAG реализовали эту идею на практике. И в 1931 году Кнолл и Руска создали первый просвечивающий электронный микроскоп.

 

 

post-421-0-30738000-1374778671_thumb.jpg

 

 

 

Далее Макс Кнолл разработал анализатор электронной трубки, который моделировал все необходимые характеристики сканирующего электронного микроскопа: образец располагался с одной стороны отпаянной стеклянной трубки, а электронная пушка с другой. Электроны, ускоренные напряжением от 500 до 4000 вольт, фокусировались на поверхности образца, а система катушек обеспечивала их отклонение. Пучок сканировал поверхность образца со скоростью 50 изображений в секунду, а измерение тока, прошедшего через образец, позволяло восстановить изображение его поверхности. Первый прибор, использующий этот принцип, был создан в 1935 году.

 

В 1938 году немецкий специалист Манфред фон Арденне построил первый сканирующий электронный микроскоп. Но этот аппарат ещё не был похож на современный РЭМ, так как на нём можно было смотреть только очень тонкие образцы на просвет.

 

В 1942 году русский эмигрант, физик Владимир Зворыкин, работавший в лаборатории Radio Corporation of America в Принстоне, опубликовал детали первого сканирующего электронного микроскопа, позволяющего проанализировать не только тонкий образец на просвет, но и поверхность массивного образца. Электронная пушка с вольфрамовым катодом эмиттировала электроны, которые затем ускорялись напряжением 10 киловольт. Электронная оптика аппарата была составлена из трех электростатических катушек, а отклоняющие катушки размещались между первой и второй линзой. Чтобы обеспечить удобство размещения образца и манипулирования им в конструкции РЭМ, электронная пушка располагалась внизу микроскопа. Этот первый РЭМ достигал разрешения порядка 50 нанометров.

 

В конце 1940 годов Чарльз Отли, председатель конференции отдела проектирования Кэмбриджского университета, заинтересовался электронной оптикой и решил объявить программу разработки сканирующего электронного микроскопа в дополнение к ведущимся в отделе физики работам над просвечивающим электронным микроскопом под руководством Элис Косслетт. Дэннис Мак Миллан с Чарльзом Отли построили их первый РЭМ (SEM1 или Scanning Electron Microscope 1) и в 1952 году этот инструмент достиг разрешения 50 нанометров и обеспечил трехмерный эффект воспроизведения рельефа образца — характерную особенность всех современных РЭМ.

 

Работы,которые велись в Кембриджском университете группой Чарльза Отли в 60-е годы, весьма способствовали развитию РЭМ, и в 1965 году фирмой «Cambridge Instrument Co.» был выпущен первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп — Stereoscan.

Использование растрового электронного микроскопа для изучения изломов, дает не только увеличение, но и стеореоскопический эффект, что значительно упрощает интерпретацию фрактограмм.

 

 

 

А вот фото демонстрирующее возможности РЭМ:

post-421-0-46082100-1374780041_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites



×
×
  • Create New...