metaljournal blog

Интенсивная пластическая деформация

Tue, 15 Jun 2021 10:57:35 +0300

Интенсивная пластическая деформация

Интенсивная пластическая деформация (ИПД) — способ получения беспористых металлов и сплавов с размером зерна около 100 нм (нанометров).

Он заключается в формировании за счет больших деформаций сильно фрагментированной и разориентированной структуры, сохраняющей в себе остаточные признаки рекристаллизованного аморфного состояния.

ИПД применима в основном к пластически деформируемым материалам. Для достижения больших деформаций используются кручение под квазигидростатическим давлением, равноканальное угловое прессование, прокатка, всесторонняя ковка. Сущность этих методов заключается в многократной интенсивной пластической деформации сдвига обрабатываемых материалов. Использование интенсивной пластической деформации позволяет, наряду с уменьшением среднего размера зерен, получать массивные образцы с практически беспористой структурой материала, чего не удается достичь компактированием нанопорошков.

Деформация

Tue, 15 Jun 2021 16:18:16 +0300

Деформация

Изменение взаимного положения частиц тела под влиянием внешних или внутренних факторов.

Деформация (с латинского - «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга за счет приложения усилия, при котором тело искажает свои формы. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Виды деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Обратимые деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе обратимых деформаций лежит смещение атомов тела от положения равновесия, в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на расстояния от исходных положений равновесия (после снятия нагрузки происходит переориентация в новое равновесное положение). Деформация определяется как отношение изменения длины деформированного объекта к его начальной длине. Деформация не имеет физической размерности.

Деформация твёрдого тела может возникать из-за:

Фазовых превращений, связанных с изменением объёма;
Теплового расширения;
Намагничивания (магнитострикция);
Появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект);
Результатом действия внешних сил.

Виды деформаций :

Упругая деформация — обратимая деформация, описываемая законом Гука, при которой после окончания действия приложенных сил смещенные межатомные связи возвращаются в свое исходное положение.
Пластическая деформация — необратимая деформация при которой после окончания воздействия приложенных сил происходит необратимое смещение межатомных связей. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность. Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах. Все реальные твёрдые тела при деформации в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит предела упругости.
Ползучесть материалов — необратимые деформации, происходящие с течением времени при неизменной нагрузке. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие.

Деформация физического тела определяется, если известен вектор перемещения каждой его точки. У жидкостей и газов, частицы которых легкоподвижны, исследование деформации заменяется изучением мгновенного распределения скоростей.

Научное исследование

Mon, 21 Jun 2021 16:31:58 +0300

Научное исследование

В XVI веке Фрэнсисом Бэконом была выдвинута идея, что наука может и должна организовываться для изучения природы и для развития наций. Утверждая таким образом экономический и политический интерес научных достижений и необходимость для правителей понимать ценность учёных, Бэкон заложил основы научного исследования, институционализированного, окружённого научной политикой, принимающей участие в организации работ учёных, чтобы использовать лучше экономическое и военное достижение нации.
Но если Бэкон может символизировать значительный момент институционализации поиска, он — тем не менее, не единственный учредитель.
В течение XVII века и именно XVIII века развиваются Академии, которые являются первой настоящей демонстрацией институционализации поиска, организованной по воле меценатов.

Первые исследователи-специалисты появляются в XIX веке. Исследователь — это специалист, создающий новые знания.
В широком смысле этого слова — исследователь это человек, создающий или открывающий новые знания в соответствующей отрасли деятельности. Например, Пржевальский и Д. Кук — в географии, Д. Менделеев — в химии и т. д.. Исследователи создают новые знания, накопление которых позволяет выдающимся исследователям совершать научные открытия, которые влияют на ход развития человеческой цивилизации. Выдающиеся исследователи — это исследователи, вклад которых в науку получил признание в обществе (к примеру, А.Эйнштейн, И.Ньютон, Ч.Дарвин, Ф.Магеллан).

Виды научных исследований:

Фундаментальное исследование, предпринятое главным образом, чтобы производить новые знания независимо от перспектив применения.
Прикладное исследование, направлено преимущественно на применение новых знаний для достижения практических целей, решения конкретных задач.
Монодисциплинарное исследование проводится в рамках отдельной науки.
Междисциплинарное исследование требует участия специалистов различных областей и проводится на стыке нескольких научных дисциплин.
Комплексное исследование проводится с помощью системы методов и методик, посредством которых ученые стремятся охватить максимально (или оптимально) возможное число значимых параметров изучаемой реальности.
Однофакторное или аналитическое исследование направлено на выявление одного, наиболее существенного, по мнению исследователя, аспекта реальности.
Поисковое исследование, направлено на определение перспективности работы над темой, отыскивание путей решения научных задач.
Критическое исследование проводится в целях опровержения существующей теории, модели, гипотезы, закона и пр. или для проверки того, какая из двух альтернативных гипотез точнее прогнозирует реальность. Критические исследования проводятся в тех областях, где накоплен богатый теоретический и эмпирический запас знаний и имеются апробированные методики для осуществления эксперимента.
Уточняющее исследование. Это самый распространённый вид исследований. Их цель — установление границ, в пределах которых теория предсказывает факты и эмпирические закономерности. Обычно, по сравнению с первоначальным экспериментальным образцом, изменяются условия проведения исследования, объект, методика. Тем самым регистрируется, на какую область реальности распространяется полученное ранее теоретическое знание.
Воспроизводящее исследование. Его цель — точное повторение эксперимента предшественников для определения достоверности, надежности и объективности полученных результатов. Результаты любого исследования должны повториться в ходе аналогичного эксперимента, проведенного другим научным работником, обладающим соответствующей компетенцией. Поэтому после открытия нового эффекта, закономерности, создания новой методики и т. п. возникает лавина воспроизводящих исследований, призванных проверить результаты первооткрывателей. Воспроизводящее исследование — основа всей науки. Следовательно, метод и конкретная методика эксперимента должны быть интерсубъективными, то есть операции, проводимые в ходе исследования, должны воспроизводиться любым квалифицированным исследователем.
Разработка — научное исследование, внедряющее в практику результаты конкретных фундаментальных и прикладных исследований.

Важную роль в научных исследованиях играет и финансирование, ведь на проведение научных опытов и экспериментов, материалы, работу лабораторий и т.д. надо где-то брать деньги.

В основном научные исследования финансирует государство, но этим также занимаются частные лица и организации. Государство финансирует научные исследования из бюджета и специализированных фондов (субсидии, гранты). Частные же лица и организации финансируют из специализированных фондов (тоже путем субсидий, грантов) и или кредитных организаций (банки, фонды).

Также существует такое понятие, как научная этика.

Научная этика — совокупность моральных принципов, которых придерживаются учёные в научной деятельности, и которые обеспечивают функционирование науки.
Роберт Мертон в своих работах по социологии науки создал четыре моральных принципа:

Коллективизм — результаты исследования должны быть открыты для научного сообщества.
Универсализм — оценка любой научной идеи или гипотезы должна зависеть только от её содержания и соответствия техническим стандартам научной деятельности, а не от социальных характеристик её автора, например, его статуса.
Бескорыстность — при опубликовании научных результатов исследователь не должен стремиться к получению какой-то личной выгоды, кроме удовлетворения от решения проблемы.
Организованный скептицизм — исследователи должны критично относиться как к собственным идеям, так и к идеям, выдвигающимся их коллегами.

Сюда же относится запрет на плагиат и подтасовку результатов. Это называется научной честностью при изложении результатов исследования. Учёный может ошибаться, но не имеет права подтасовывать результаты, он может повторить уже сделанное открытие, но не имеет права заниматься плагиатом. Ссылки, как обязательное условие оформления научной монографии и статьи, призваны зафиксировать авторство тех или иных идей и научных текстов, а также обеспечивать четкую селекцию уже известного в науке и новых результатов.

Источник: Wikipedia

Научный метод

Tue, 22 Jun 2021 16:05:22 +0300

Научный метод

Научный метод — это система регулятивных принципов, приёмов и способов, с помощью которых достигается объективное познание действительности в рамках научно-познавательной деятельности.

Изучение методов научно-познавательной деятельности, их возможности и границы применения интегрируются методологией науки (Методология науки).

Само слово «метод» имеет греческое происхождение, и обозначает путь к достижению какой-либо цели. Поэтому в широком смысле слова под методом подразумевается совокупность рациональных действий, которые необходимо предпринять, чтобы решить определённую задачу или достичь определённой практической или теоретической цели. Методы складываются в ходе рациональной рефлексии над объектным (предметным) содержанием в некоторой абстрактной области внутри определённых (предзаданных) ориентаций и закрепляются в принципах, нормах и методиках деятельности. Следование методу обеспечивает регуляцию в целенаправленной деятельности, задаёт её логику.

Разработка методов необходима в любой форме деятельности, где так или иначе возможна рационализация её идеального плана, поэтому каждая устойчивая сфера человеческой деятельности, и, в особенности наука, имеет свои специфические методы. Причём в науке воспроизводимость последних в пределах единой, хотя и нелинейной, структуры деятельности предполагает, что подобные методы — это не разрозненное множество созданных в ходе развития науки инструментов познания, но совокупность функционально взаимосвязанных познавательных практик.

Мы можем выделить два основных типа методов научно-познавательной деятельности:

Методы, присущие человеческому познанию в целом, на основе которых строится как научное, так и практическое знание: универсальные методы познания.
Методы, присущие только научному познанию, которые, в свою очередь, подразделяются на две основные группы: 1) эмпирические научные методы; 2) теоретические научные методы.

Наряду с универсальным и общенаучными методами, существуют узкоспециальные методы специфического характера, которые разрабатываются, применяются и совершенствуются только в рамках конкретных научных дисциплин. Внутридисциплинарные методы теоретического и эмпирического исследования, включая методы конкретных исследований, являются по преимуществу узкоспециализированными когнитивными практиками. К сфере таких методов, меняющихся от науки к науке, относятся, например, методика проведения физического эксперимента, методика эксперимента в биологии, методика опроса в социологии, методика анализа источников в истории и тому подобные.

Вне зависимости от типа научно-познавательной деятельности, в основе любого научного метода лежат три основополагающих принципа — объективность, систематичность и воспроизводимость.

Объективность подразумевает отчуждение субъекта познания от его объекта, то есть исследователь не позволяет субъективным представлениям влиять на процесс научного познания.
Систематичность подразумевает упорядоченность научно-познавательной деятельности, то есть процесс научного познания выполняется системным, упорядоченным образом.
Воспроизводимость подразумевает, что все этапы и фазы процесса научного познания можно повторить (воспроизвести) под руководством других исследователей, получив сходные, непротиворечивые результаты, и тем самым проверив их достоверность. Если результаты не воспроизводятся, то они ненадёжны и, следовательно, не могут считаться достоверными.

Если применение научных методов не соответствует принципам объективности, систематичности и воспроизводимости, то процесс научного познания становится невозможным, а сами методы утрачивают свою эффективность.

Теперь детальнее рассмотрим, из каких составляющих складывается научный метод.

Теории

Теория (от греческого «рассмотрение, исследование») — система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.

Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует.

Гипотезы
Гипо́теза («основание», «предположение») — недоказанное утверждение, предположение или догадка.
Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (см. теорема, теория), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.
Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой.

Научные законы
Закон — вербальное и/или математически сформулированное утверждение, которое описывает соотношения, связи между различными научными понятиями, предложенное в качестве объяснения фактов и признанное на данном этапе научным сообществом согласующимся с экспериментальными данными. Непроверенное научное утверждение называют гипотезой.

Научное моделирование
Моделирование — это изучение объекта посредством моделей с переносом полученных знаний на оригинал. Предметное моделирование — создание моделей уменьшенных копий с определёнными свойствами, дублирующими оригинальные. Мысленное моделирование — с использованием мысленных образов. Знаковое или символическое — представляет собой использование формул, чертежей. Компьютерное — компьютер является и средством, и объектом изучения, моделью является компьютерная программа.
Построение математической модели позволяет систематизировать существующие данные и сформулировать прогнозы, необходимые для поиска новых. Ярким примером этого является таблица Менделеева, по которой было прогнозировано существование множества ранее неизвестных элементов.
Полученные из свойств математической модели прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов[.

Эксперименты
Эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — набор действий и наблюдений, выполняемых для проверки (истинности или ложности) гипотезы или научного исследования причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной возможность постановки эксперимента, прежде всего такого, который может дать опровергающий эту теорию результат. Одно из главных требований к эксперименту — его воспроизводимость.
Эксперимент делится на следующие этапы:

Сбор информации;
Анализ;
Выработка гипотезы, чтобы объяснить явление;
Разработка теории, объясняющей феномен, основанный на предположениях, в более широком плане;
Проведение наблюдений с целью найти противоречия в выработанной теории.

Научные исследования
Научное исследование — процесс изучения результатов наблюдений, экспериментов, концептуализации и проверки теории, связанный с получением научных знаний.
Виды исследований:

Фундаментальное исследование, предпринятое главным образом, чтобы производить новые знания независимо от перспектив применения.
Прикладное исследование.

Наблюдения
Наблюдение — это целенаправленный процесс восприятия предметов действительности, результаты которого фиксируются в описании. Для получения значимых результатов необходимо многократное наблюдение.
Виды:

непосредственное наблюдение, которое осуществляется без применения технических средств;
опосредованное наблюдение — с использованием технических устройств.

Измерения
Измерение — это определение количественных значений свойств объекта с использованием специальных технических устройств и единиц измерения.

Ряд постпозитивистов в своих трудах во 2-й половине XX века сделали попытку применить критерии научного метода к самой науке на примере исторического материала реальных открытий. В результате появилась критика этого метода, которая, по мнению постпозитивистов, указывает на расхождение между методологией научного метода и реальным развитием научных идей. По их мнению, это свидетельствует об отсутствии полностью формализированного и достоверного метода, приводящего к более достоверному знанию, однозначной связи между принципами верификации/фальсификации и получением истинного знания.
Хотя постпозитивисты отказываются от понятия истины, тем не менее, другие методологи науки выражают надежду найти общие критерии, которые позволяли бы приблизиться к более адекватному описанию мира.

Источники: Gtmarket, Wikipedia