Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. САМООРГАНИЗОВАННЫЕ СТРУКТУРЫ В НЕРАВНОВЕСНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.
1.1. ПОРЯДОК И ХАОС В ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ 13
1.1.1 ЛИНЕЙНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 13
1.1.2 НЕЛИНЕЙНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ \9
1.1.3 ПЕРЕХОД ОТ ХАОСА К ПОРЯДКУ 2\
1.2 СВОЙСТВА САМООРГАНИЗОВАННЫХ СТРУКТУР 29
1.3 ДИНАМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ 38
1.4 ФРАКТАЛЫ 45
ГЛАВА II. ПРОСТРАНСТВЕННО-ОРГАНИЗОВАННЫЕ СТРУКТУРЫ В ОБЛУЧЁННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ: ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 ЭФФЕКТЫ САМООРГАНИЗАЦИИ ПРИ ИОННОМ ОБЛУЧЕНИИ 55
2.2 ЭФФЕКТЫ САМООРГАНИЗАЦИИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 64
ГЛАВА III. ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЙ ОБЛУЧЁННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 МЕТОД ФРАКТАЛЬНОЙ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ 72
3.2 ТОЧНОСТЬ ОЦЕНКИ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ 75
3.3 РАСЧЁТ ФРАКТАЛЬНОЙ РАЗМЕРНОСТИ 80
3.4 САМОПОДОБИЕ НА РАЗНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ 97
3.5 РАСПОЗНАВАНИЕ НАЛИЧИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ ОБЛУЧЁННОГО МАТЕРИАЛА 106
3.6 ЭВОЛЮЦИЯ ПРОЦЕССА САМООРГАНИЗАЦИИ 108
ГЛАВА IV. МУЛЬТИФРАКТАЛЬНЫИ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЙ ОБЛУЧЁННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 МЕТОД МУЛЬТИФРАКТАЛЬНОЙ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ ИЗ
4.2 РАСЧЁТ МУЛЬТИФРАКТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И9
4.3 РАСПОЗНОВАНИЕ ТИПОВ САМООРГАНИЗОВАННОЙ СТРУКТУРЫ 128
ГЛАВА V. ЭВОЛЮЦИЯ ПРОЦЕССА САМООРГАНИЗАЦИИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.
5.1 ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 138
5.2 ФРАКТАЛЬНЫЙ КЛАСТЕР И ПРОЦЕСС САМООРГАНИЗАЦИИ 144
5.3 МЕТОД КЛЕТОЧНОГО АВТОМАТА КАК ОСНОВА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ СТРУКТУР 148
5.4 ОБРАТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КЛАСТЕРИЗОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ 153
ГЛАВА VI. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АНАЛИЗА САМООРГАНИЗАЦИИ.
6.1 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС 155
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение к работе
Актуальность работы.
Внимание к теоретическим и экспериментальным исследованиям свойств неравновесных систем было привлечено сравнительно недавно, несмотря на то, что большая часть окружающих нас процессов относится именно к подобным системам. Неравновесные состояния часто сопровождаются явлениями самоорганизации структурных элементов, составляющих эту систему. Динамика процессов самоорганизации в таких системах оказывается крайне сложной и нерегулярной, что отражается на поведении многих физических характеристик системы.
Наряду с этим, во многих областях физики в последнее время стало вызывать большой интерес исследование фрактальных множеств. Известно, что многие случайные природные среды являются фрактальными структурами. Самоорганизация диссипативньк структур сопровождается нарушением симметрии исходного состояния в системе и может быть охарактеризована величиной фрактальной размерности. Иными словами, в процессе самоорганизации изменяются фрактальные характеристики этой системы, что определяет возможность объединения подходов описания явлений самоорганизации и теории фракталов.
В некоторых новейших технологиях, в том числе атомной и космической технике, вещество находится в радиационном поле. В этих случаях мы имеем дело с открытой неравновесной системой, подвергающейся притоку энергии или вещества извне. В объёме облучённого вещества в результате внешнего воздействия на систему непрерывно создаются дефекты, которые вследствие происходящих в твёрдом теле процессов также-непрерывно исчезают. В результате баланса этих процессов поддерживается некоторая стационарная концентрация дефектов. Сами дефекты распределены по объёму приблизительно равномерно.
Однако экспериментально были получены состояния, в которых картина радиационных повреждений существенно отличается от описанной. В этих состояниях наблюдаются пространственно самоорганизованные структуры с элементами самоподобия на разных масштабных уровнях. Диссертационная работа посвящена исследованию и описанию с помощью фрактальных характеристик явлений самоорганизации при взаимодействии ионного и лазерного излучения с металлическими сплавами. Такие явления в ряде случаев сопровождаются сильнейшим изменением физических свойств системы и не могут быть описаны в рамках классических принципов равновесной термодинамики. В настоящее время завершённой картины всего комплекса физических явлений, возникающих при высокоэнергетическом воздействии на исследуемые материалы и сопровождающихся процессами пространственного упорядочивания, не имеется. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью выявления подходов к описанию процессов самоорганизации и необходимостью разработки с помощью теории фракталов компьютерных моделей, описывающих эти процессы. Создание-подобных моделей даст возможность осуществлять вероятностно-статистические исследования связей между изменениями физических свойств системы и различными типами процессов самоорганизации, позволит описать развитие самоорганизации на временных интервалах и взаимосвязи самоорганизации с изменениями условий внешнего воздействия. Прогресс в создании подобных компьютерных моделей даст возможность разработки принципов управления структурой материалов в неравновесных условиях для получения материалов с заданными свойствами. Создание алгоритмов прогнозирования поведения исследуемых материалов в закритической области воздействия и. определение взаимосвязи особенностей пространственного упорядочивания с изменением физических свойств этих материалов в условиях высоких доз и температур облучения представляется актуальным.
Цели и задачи данной работы. Основной целью работы является моделирование процесса самоорганизации средствами компьютерных технологий, детализация и уточнение механизмов самоорганизации после ионного и лазерного облучения металлических сплавов, а именно разработка метода идентификации и количественной параметризации эффектов самоорганизации, установление связи фрактальных характеристик самоорганизованной структуры со свойствами материала и параметрами внешнего воздействия, исследование процесса перехода самоорганизованной структуры от одной фазы к следующей в зависимости от параметров внешнего воздействия.
