Устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала Советский патент 1985 года по МПК G09B23/26 

Изобретение относится к моделиро ванию, атомно-молекулярной структуры вещества и может быть использовано при изучении физико-механических Свойств материалов. Известно устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала, содержащее основани расположенные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменения взаимного расположения имитаторов молекул fl }, Недостатком известного устройства является отсутствие возможности моделирования процесса механического разрушения материала для исследования его прочности, например процесса развития трещин, разрушения вследствие температурных колебаний. Цель изобретения - .расширение диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования процесса разрушения материала. Указанная цель достигается тем, ;что устройство для моделирования атомно-молекулярной структуры материала, содержащее основание, располо женные на нем имитаторы молекул в виде шариков и средство для изменени взаимного расположения имитаторов мо лекул, имеет имитатор силового возде ствия 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 ими таторов молекул состоит из расположе ного под основанием привода с коленчатым валом, связанных с ним валов и шарнирно соединенных с валами рычаго каждый из которых имеет установленный на его свободном конце магнит, .расположенный под соответствующим шариком, при зтом основание выполнено из пленочного материала, а шарики из металла. На фиг. 1 показана схема устройства, общий вид; на фиг. 2 - кинема тика возможных перемещений имитатор молекул; на фиг. 3 - средство для изменения взаимного расположения им таторов молекул (схема); на фиг, 4 шаровой груз имитатора силового воз действия, расположенный на платформ на фиг. 5 - рычаг с магнитом; на фиг, 6 - 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 из пленочного материала, расположенные на нем имитаторы 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 6, 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 6 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 3 различные силовые воздействия на колеблющуюся структуру атомов кристаллической решетки, изучать столк новения 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 про хода через ряды шариков 2 или застр вание внутри них. Меняя скорость вращения коленчатого вала 4, а следовательно, и шариков 2, можно моделировать температурные условия, в которых может находиться образец (деталь) с конкретным типом кристал лической решетки в реальных условиях. При этом характер сил сопротив72 . 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-

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

1,1

У ..

Ik

.-ЕИ

1 W

cpus,ff

--0-fpuz,S

фи&.7