Виявлення механізмів формування ауксетичних властивостей монокристалів моноклинної сингонії

Автор(и)

  • Mykola Raransky Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012, Україна https://orcid.org/0000-0002-2755-0251
  • Alla Oliinych-Lysiuk Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012, Україна https://orcid.org/0000-0002-7029-971X
  • Roman Tashchuk Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012, Україна https://orcid.org/0000-0003-1951-5832
  • Mykhailo Unhurian Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012, Україна https://orcid.org/0000-0002-1564-4357

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215167

Ключові слова:

аксіальна, неаксіальна ауксетичність, Коефіцієнт Пуассона, модулі пружності, вказівні поверхні ауксетичності

Анотація

Проведено аналіз закономірностей і механізмів формування характеристичних поверхонь модулів Юнга, кутових розподілів коефіцієнтів Пуассона та вказівних поверхонь ауксетичності монокристалів кубічної, гексагональної, тетрагональної і ромбічної сингонії. Виявлені кристали, які можуть досягти граничних від’ємних значень, передбачених класичною теорією пружності для ізотропних середовищ. Встановлено, що поблизу точок фазового переходу або температур плавлення вказівні поверхні ауксетичності стрімко зростають і кристали становляться абсолютними ауксетиками. Показано, що саме масив від’ємних значень коефіцієнтів Пуассона формує зображення вказівних поверхонь ауксетичності. Установлено, що з пониженням симетрії кристалів зростає кількість кристалографічних напрямків, в яких кристали поступово перетворюються з «часткових» до «змішаних» або навіть «абсолютних» ауксетиків.

Аналіз анізотропії пружних властивостей, характеристичних поверхонь модулів Юнга та вказівних поверхонь ауксетичності виявив, що більшість монокристалів вищої і середньої категорії ледве досягають мінімальних граничних значень коефіцієнтів Пуассона. Тому для отримання більш надійних ауксетичних матеріалів з високими ударно-енергетичними та сейсмічностійкими характеристиками необхідно провести дослідження анізотропії пружних властивостей монокристалів низької категорії. Побудовані характеристичні поверхні модулів Юнга.

Побудовані об’ємні зображення кутових розподілів коефіцієнтів Пуассона досліджуваних монокристалів, які дають можливість визначити абсолютні значення та кристалографічну орієнтацію максимальних і мінімальних значень коефіцієнтів Пуассона. Побудовані вказівні поверхні ауксетичності досліджуваних монокристалів

Біографії авторів

Mykola Raransky, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра інформаційних технологій та комп’ютерної фізики

Alla Oliinych-Lysiuk, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра інформаційних технологій та комп’ютерної фізики

Roman Tashchuk, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012

Аспірант

Кафедра інформаційних технологій та комп’ютерної фізики

Mykhailo Unhurian, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, Україна, 58012

Кафедра інформаційних технологій та комп’ютерної фізики

Посилання

  1. Konek, D. A., Voytsehovski, K. V., Pleskachevskiy, Yu. M., Shil'ko, S. V. (2004). Materialy s otritsatel'nym koeffitsientom Puassona (obzor). Mehanika kompozitnyh materialov i konstruktsiy, 10 (1), 35–69.
  2. Turley, J., Sines, G. (1971). The anisotropy of Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio in cubic materials. Journal of Physics D: Applied Physics, 4 (2), 264–271. doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/4/2/312
  3. Goldstein, R. V., Gorodtsov, V. A., Lisovenko, D. S. (2010). Auxetic mechanics of crystalline materials. Mechanics of Solids, 45 (4), 529–545. doi: https://doi.org/10.3103/s0025654410040047
  4. Goldstein, R. V., Gorodtsov, V. A., Lisovenko, D. S. (2011). Young’s modulus of cubic auxetics. Letters on Materials, 1 (3), 127–132. doi: https://doi.org/10.22226/2410-3535-2011-3-127-132
  5. Belomestnykh, V. N., Soboleva, E. G. (2011). Lateral strain ratios for cubic ionic crystals. Letters on Materials, 1 (2), 84–87. doi: https://doi.org/10.22226/2410-3535-2011-2-84-87
  6. Raranskyi, M. D., Balaziuk, V. N., Kovaliuk, Z. D. (2012). Pruzhni vlastyvosti ta dynamika krystalichnoi gratky deiakykh napivprovidnykovykh monokrystaliv. Chernivtsi: Zoloti lytavry, 200.
  7. Raransky, M. D., Balazyuk, V. N., Melnyk, M. I., Gunko, M. M., Verebchan, Ya. S. (2014). The Peculiarities of Young's Modulus Surfaces of Cubic Single Crystals Formation. Physics and chemistry of solid state, 15 (4), 721–727.
  8. Harrison, U. (1983). Elektronnaya struktura i svoystva tverdyh tel. Moscow: Mir, 381.
  9. Raranskyi, M., Balaziuk, V., Hunko, M. (2016). Yavyshche auksetychnosti v tverdykh tilakh. Chernivtsi: «Druk Art», 178.
  10. Lisovenko, D. S., Gorodtsov, V. A. (2011). Cubic crystals with negative Poisson's ratio (cubic auxetics). Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo, 4 (2), 488–489.
  11. Goldstein, R. V., Gorodtsov, V. A., Lisovenko, D. S. (2014). Young's modulus and Poisson's ratio for seven-constant tetragonal crystals and their nano/microtubes. Fizicheskaya mezomehanika, 17 (5), 5–14. doi: http://doi.org/10.24411/1683-805X-2014-00015
  12. Raransky, M. D., Balazyuk, V. N., Gunko, M. M. (2016). Criteria and Mechanisms of Appearance of Auxeticity in Cubic Syngony Crystals. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 37 (3), 379–396. doi: https://doi.org/10.15407/mfint.37.03.0379
  13. Raransky, M. D., Balazyuk, V. N., Gunko, M. M. (2015). Auxeticity Properties of Hexagonal Syngony Crystals. Physics and chemistry of solidstate, 16 (1), 34–43. doi: https://doi.org/10.15330/pcss.16.1.34-43
  14. Raransky, M. D., Tretiak, C. R., Gunko, M. M., Balazyuk, V. N. (2016). The Impact of d– and f–compression on Anisotropy of Elastic Properties of Single Crystals with Hexagonal Close Packing of Lattice. Physics and chemistry of solidstate, 17 (2), 170–179. doi: https://doi.org/10.15330/pcss.17.2.170-179
  15. Raransky, M. D., Balazuyk, V. N., Gunko, M. M. (2015). Abnormal deformation properties of some single crystals of tetragonal syngony. Uzhhorod University Scientific Herald. Series Physics, 37, 8–19. doi: https://doi.org/10.24144/2415-8038.2015.37.8-19
  16. Landolt-Börnstein. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology. Group III: Crystal and Solid state Physics. Second and Higher Order Constants (1992). Berlin: Springer, 682.
  17. Sirotin, Yu. I., Shaskol'skaya, M. P. (1975). Osnovy kristallofiziki. Moscow: Nauka, 680.
  18. Ledd, M., Palmer, R. (Eds.) (1983). Pryamye metody v rentgenovskoy kristallografii. Moscow: Mir, 416.
  19. Landau, L. D., Lifshits, E. M. (1968). Teoriya uprugosti. Moscow: Nauka, 209.
  20. Hearmon, R. F. S. (1956). The elastic constants of anisotropic materials – II. Advances in Physics, 5 (19), 323–382. doi: https://doi.org/10.1080/00018732.1956.tadp0323
  21. Kitaygorodskiy, A. I. (1971). Molekulyarnye kristally. Moscow: Nauka, 424.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Raransky, M., Oliinych-Lysiuk, A., Tashchuk, R., & Unhurian, M. (2020). Виявлення механізмів формування ауксетичних властивостей монокристалів моноклинної сингонії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (107), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215167

Номер

Том 5 № 5 (107) (2020): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Mykola Raransky, Alla Oliinych-Lysiuk, Roman Tashchuk, Mykhailo Unhurian

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.