Устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала

(21) 37 (22) 01 (46) 3 (72) К 24 кие лекции 1966, т. ГОСУДАРСТВ"ННЫЙ НОМИТЕТ СССР10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОРСИОМФ СВИДЕТЕЛЬСТВ 0.06.85. Бюл, ВН. Войнов(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 возмож.ностью изменения угла наклона платформы, сопряженной с основанием, ирасположенного на ней груза в видешара, а средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул состоит из расположенного подоснованием привода с коленчатым валом, связанных с ним валов и шарнирно соединенных с валами рычагов, каж.дый из которых имеет установленныйна его свободном конце магнит, расположенный под. соответствующим шариком, при этом основание выполненоиз пленочного материала, а шарики -из металла.Изобретение относится к моделированию. атомно-молекулярной структуры вещества и может быть использовано при изучении физико-механических свойств материалов. 5Известно 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 117.Недостатком известного устройства является отсутствие возможности моделирования процесса механичес кого разрушения материала для исследования его прочности, например процесса развития трещин, разрушения вследствие температурных колебаний,Цель изобретения - расширение 20 диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования процесса разрушения материала.Укаэанная цель достигается тем, что устройство для моделирования 25 атомно-молекулярной структуры материала, содержащее основание, расположенные на нем имитаторы молекул ввиде шариков и средство для изменениявзаимного расположения имитаторов мо лекул, имеет имитатор силового воэдействия на молекулярную структуру, состоящий из установленной посредствомстоек с возможностью изменения углянаклона платформы, сопряженной с ос- Знованием, и расположенного ня нейгруза в виде шара, а средство дляизменения взаимного расположения имитаторов молекул состоит из расположенного под основанием привода с коленчатым валом связанных с ним валов ишарнирно соединенных с валами рычаговкаждый иэ которых имеет установленный на его свободном конце магнит,расположенный под соответствующим 4шариком, при этом основание выполнено из пленочного материала, а шарикииз металла,. На фиг, 1 показана схема устройства, общий вид; на фиг, 2 - кинематика возможных перемещений имитаторовмолекул; на фиг, 3 - средство дляизменения взаимного расположения ими-таторов молекул (схема); на фиг. 4шаровой груз имитатора силового воз- удействия, расположенный на платформе;на фиг. 5 - рычаг с магнитом; нафиг, 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 материаласодержит основание 1 иэ пленочногоматериала, расположенные на нем ими-таторы молекул в виде шариков 2 изметалла, 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 вуглублении 7 магнит 8 расположенныйпод соответствующим шариком 2, Устройство содержит также имитатор силового воздействия, который состоитиз установленной посредством стоек9 и 10 с возможностью изменения угланаклона платформы 11, сопряженной соснованием 1, и расположенного наплатформе 11 груза в виде шара 12.Основание 1 установлено на опорах 13.Под основанием 1 имеются промежуточные опоры 14 для валов 5.Работа устройства осуществляетсяследующим образом.Рычаги б с магнитом 8 устанавливаются в нейтральное положение, околокоторого они будут перемещаться потраектории Б (Фиг. 2) при вращенииколенчатого вала 4, Над магнитами 8на основании 1 из туго натянутогопленочного 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, Г 1 еняя массу груза 12 и угол наклона платформы 11, можно моделировать11 б 4 3различные 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 ванне внутри них. Меняя скорость вращения коленчатого вала 4, а следовательно, и шариков 2, можно моделировать температурные условия, и которых может находиться образец , 15 (деталь) с конкретным типом кристаллической решетки в реальных условиях. При этом характер сил сопротив 772 4ления 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 исследования.едактор М. Дылын к иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4192/49 ВЙИПИ Гос по делам 113035, Моск