UK 
EnglishТипова
Polski⚙️ Дислокація та Ковзання Кристалів
Дислокації та ковзання у кристалах: рух крайових і гвинтових дислокацій, вектор Бюргерса та пластична деформація металів.
Про цю симуляцію
Ця симуляція показує, як дислокації ковзають крізь кристалічну ґратку, спричиняючи пластичну деформацію. Атоми зображені як сітка, викривлена пружним полем деформації крайової дислокації, обчисленим за класичним ізотропним континуальним розв'язком з коефіцієнтом Пуассона 0,3. Коли прикладена зсувна напруга досягає межі плинності, позначена напівплощина (⊥) ковзає на один крок ґратки за раз, залишаючи по собі постійне ковзання. Це показує, чому метали деформуються за набагато меншої напруги, ніж вимагало б одночасне розривання всіх зв'язків.
🔬 Що показано
Крайова дислокація — зайва напівплощина атомів — рухається крізь ґратку під зсувом. Позиції атомів зміщені за підручниковим полем зміщень крайової дислокації u_x = (b/2π)[θ + xy/(2(1−ν)r²)], а кольорова карта забарвлює атоми в бірюзовий при стисканні та в оранжевий при розтягуванні. Разом із ґраткою показані жива крива напруга–деформація та схематична діаграма.
🎮 Як користуватись
Оберіть режим (Крайова, Гвинтова або Кілька). Налаштуйте повзунки прикладеної напруги σ (0–200 МПа), межі плинності τ_c (20–180 МПа), температури (0–1000 К) та параметра ґратки a. Використовуйте Пауза/Відтворити, «Застосувати ковзання», щоб примусово викликати подію ковзання, та Скинути. Результати показують стан, положення дислокації, величину вектора Бюргерса та кількість ковзань.
💡 Чи знали ви?
Концепцію дислокацій незалежно запропонували Тейлор, Орован і Поланьї 1934 року, щоб пояснити, чому реальні кристали плинуть за напруги приблизно в тисячу разів меншої за теоретичний ідеал — але дислокації безпосередньо спостерігали лише за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії у 1950-х.
Часті запитання
Що таке дислокація?
Дислокація — це лінійний дефект у кристалі, де порушено регулярне розташування атомів. Крайова дислокація — це край зайвої напівплощини атомів, позначений тут символом ⊥. Оскільки перебудуватися одномоментно мають лише атоми вздовж цієї лінії, кристал може деформуватися шляхом ковзання, а не одночасного розриву всіх зв'язків.
Як дислокація рухається в цій симуляції?
Коли прикладена напруга σ досягає межі плинності τ_c або перевищує її, дислокація активується і ковзає вздовж своєї площини ковзання, просуваючись на один стовпець ґратки за крок. Щоразу, виходячи з правого краю, вона залишає постійну одиницю ковзання на цьому ряду й збільшує лічильник ковзань, після чого знову входить зліва.
Що роблять повзунки температури та параметра ґратки?
Температура керує термічно активованим ковзанням: навіть нижче межі плинності існує невелика ймовірність за Арреніусом exp(−ΔE/kT) стрибка дислокації, тож підвищення температури дозволяє ковзанню відбуватися й нижче порогу. Параметр ґратки a задає відображувану величину вектора Бюргерса |b|, масштабовану приблизно до 0,1–0,5 нм відповідно до реальних металів.
Чи фізично точне поле деформації?
Зміщення атомів використовують стандартний ізотропний пружний розв'язок для крайової дислокації з коефіцієнтом Пуассона ν = 0,3, тож картина стискання зверху й розтягування знизу якісно правильна. Значення обмежені та масштабовані для наочності, а гвинтовий режим показаний схематично, без повного позаплощинного поля, тож сприймайте його як ілюстративний, а не кількісний.
Чому метали плинуть значно легше за ідеальні кристали?
Зсув ідеального кристала вимагав би одночасного розриву всіх зв'язків у площині, що дає теоретичну міцність близько G/2π. Дислокації дозволяють деформації відбуватися шляхом переміщення одного атомного ряду за раз, подібно до протягування зморшки крізь килим, що знижує необхідну напругу приблизно на три порядки. Це центральна ідея кристалічної пластичності і причина, чому метали пластичні.