Эшелби, Джон
Джон Ду́глас Э́шелби (англ. John Douglas Eshelby; [Нет даты!]) — британский физик, учёный в области материаловедения и специалист по прикладной математике. Известен пионерскими исследованиями в механике твёрдого тела, в частности в механике дефектов. Его работы способствовали пониманию влияния дислокаций, включений и трещин на механические свойства материалов.
Биография[править]
Эшелби родился в Паддингтоне (Чешир). Был сыном капитана Алана Джона Эшелби и Фиби Мейсон-Хатчинсон. Получил образование в Истборне на юге Англии. В 13 лет заболел ревматической лихорадкой и год провёл в постели. Болезнь оставила серьёзные последствия для сердца, и его здоровье всегда оставалось слабым. Из-за этого вместо престижной школы-интерната Чартерхаус он получал среднее образование у частных репетиторов, в основном у школьного учителя и приходского священника в Фаррингтон-Гурни (Сомерсет), куда переехала его семья. Эшелби привык учиться самостоятельно и проявил особый интерес к языкам и естественным наукам.
Несмотря на нерегулярное образование, он поступил на физический факультет Бристольского университета, который окончил с отличием в 1937 году. Затем работал в лаборатории Г. У. Б. Скиннера и В. Саксмита в том же университете, занимаясь магнетизмом и рентгеновской спектрографией твёрдых тел.
Его учёба была прервана началом Второй мировой войны. Из-за проблем со здоровьем Эшелби не служил на фронте. Сначала он работал в Адмиралтействе над размагничиванием кораблей, а с 1940 года — в техническом отделе Королевских ВВС. В 1941—1942 годах работал в подразделении береговой охраны, проводя испытания радаров класса «воздух-земля». Оставшуюся часть военной карьеры он провёл в радиолокационной службе. В 1945 году перешёл в историческую службу для составления военных отчётов и был демобилизован в 1946 году в звании командира эскадрильи.
После войны Эшелби вернулся в Бристоль, где в 1950 году получил докторскую степень под руководством Невилла Мотта и Чарльза Франка. В отличие от довоенного периода, он решил писать диссертацию по теоретической физике, самостоятельно изучив прикладную математику и теоретическую физику во время войны. Под руководством Франка Эшелби познакомился с зарождающейся теорией кристаллических дислокаций. Его первые статьи были посвящены проблеме подвижности дислокаций. Он заложил основы для последующих теоретических и экспериментальных разработок, указав на невозможность превышения этими дефектами скорости звука.
В 1951 году он переехал в Иллинойсский университет в Урбане-Шампейне для работы с У. Т. Ридом, Фредериком Зейтцем и Уильямом Шокли. Там он работал над развитием электромагнитной аналогии в твёрдых телах — математического аспекта уравнений, описывающих поведение твёрдых тел, что позволяло применять к ним методы релятивистской электродинамики. Он также изучал точечные дефекты в твёрдых телах, предложив первое теоретическое описание их взаимодействий и влияния на макроскопические свойства материалов.
Преждевременная смерть отца в 1952 году вынудила его вернуться в Англию в 1953 году. В 1954 году он был нанят преподавателем на кафедру металлургии Бирмингемского университета, которую тогда возглавлял Алан Коттрелл. В этот период он сделал свои наиболее значимые открытия. Он исследовал возможные термомеханические эффекты в пластичности, доказав их маловероятность. Эшелби разработал континуальную теорию дислокаций и заложил основы тензора Эшелби — связи между энергией и внутренним моментом в твёрдых телах. Он также разработал теорию пластического включения и неоднородности в статье, которая остаётся одной из 100 самых цитируемых научных статей в истории. Разработанная им методология заложила основы современной механики твёрдого тела.
Эшелби был очень закрытым и скромным человеком. Он избегал привлечения внимания к себе и не интересовался накоплением наград или административных обязанностей, что негативно сказалось на его академической карьере. Не получив в 1963 году должность профессора в Бирмингеме (должность досталась Рэймонду Смоллману), он разочаровался в перспективах и в 1964 году принял должность приглашённого профессора на физическом факультете Кембриджского университета, которым тогда руководил его бывший научный руководитель Невилл Мотт. Он был избран членом Черчилль-колледжа, где проживал в 1964—1965 годах.
Чувствуя себя некомфортно в Кембридже из-за большой учебной нагрузки и недостаточной поддержки исследований, в 1966 году он покинул свой пост и принял должность доцента в Шеффилдском университете, где работали его коллега Брюс Билби и бывший аспирант Алан Стро. В 1971 году он был назначен профессором на кафедре металлургии этого университета, где проработал до конца жизни. В Шеффилде он заинтересовался проблемами механики разрушения. Его механистический подход и использование тензора Эшелби сыграли решающую роль в установлении энергетических балансов, управляющих распространением трещин. Он обобщил большую часть своих предыдущих работ и начал изучать жидкие кристаллы. В 1974 году он был избран членом Лондонского королевского общества, будучи признанным крупнейшим мировым авторитетом в механике твёрдого тела. В 1977 году он был награждён медалью Тимошенко — высшей наградой в своей области.
Эшелби никогда не был женат и жил скромно, часто путешествуя для встреч с семьёй или посещения других университетов. Хотя он не был увлечённым преподавателем, он тщательно готовил свои лекции. Он был полиглотом и говорил на русском, французском, итальянском, испанском, латыни, греческом, санскрите и китайском языках. Страдая от проблем с сердцем, он скоропостижно скончался в 1981 году в возрасте 65 лет.
Вклад[править]
Работы Эшелби отличаются математической строгостью и практической значимостью для материаловедения и инженерии. Его идеи оказали длительное влияние на различные области, включая материаловедение, машиностроение и геофизику. Его труды широко цитируются и служат основой для многих современных исследований.
Три основных научных вклада Эшелби:
- Проблема включения Эшелби: Эшелби первым определил концепцию пластического включения как области материальной среды, подверженной внутреннему преобразованию. В 1957 году он разработал фундаментальное решение проблемы эллипсоидального включения в бесконечной упругой среде. Эта работа имеет решающее значение для понимания поведения композитных материалов, сплавов и разломов, и находит применение в сейсмологии, геофизике и материаловедении[1].
- Тензор Эшелби: Он ввёл концепцию тензора Эшелби — математической конструкции, описывающей, как включение или дефект изменяет поле напряжений внутри материала. Этот тензор является краеугольным камнем в изучении микромеханики и поведения гетерогенных материалов[2].
- Теоретические разработки по дислокациям[3][4] и трещинам[5]: Эшелби внёс значительный теоретический вклад в понимание поведения дислокаций и трещин в материалах. Его работы по энергетическому балансу[5] и механике[3] этих дефектов сыграли важную роль в механике разрушения[6] и кристаллографии.
Работы Эшелби имели фундаментальное значение для математического развития теории дислокаций. Он определил дислокации как фундаментальную единицу пластической деформации и обобщил их на другие типы дефектов, что привело к созданию теории пластического включения. Его труды стали основой для математического описания деформации и разрушения кристаллических твёрдых тел и оказали глубокое влияние на инженерию, геофизику и сейсмологию.
Примечания[править]
- ↑ The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. — 1957. — том 241. — № 1226. — С. 376–396. — DOI:10.1098/rspa.1957.0133
- ↑ Eshelby J. D. The elastic energy-momentum tensor // Journal of Elasticity. — 1975. — том 5. — № 3-4. — С. 321–335. — DOI:10.1007/bf00126994
- ↑ 3,0 3,1 The force on an elastic singularity // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. — 1951. — том 244. — № 877. — С. 87–112. — DOI:10.1098/rsta.1951.0016
- ↑ Eshelby J D Uniformly Moving Dislocations // Proceedings of the Physical Society. Section A. — 1949. — том 62. — № 5. — С. 307–314. — DOI:10.1088/0370-1298/62/5/307
- ↑ 5,0 5,1 Atkinson C., Eshelby J. D. The flow of energy into the tip of a moving crack // International Journal of Fracture Mechanics. — 1968. — том 4. — № 1. — С. 3–8. — DOI:10.1007/bf00189137
- ↑ Elastic Plastic Fracture Mechanics. — Cambridge University Press, 2015. — С. 202–256.
Литература[править]
- A Tentative Theory of Metallic Whisker Growth, University of Illinois, Urbana, Illinois Received 4 June 1953 The American Physical Society
- J. D. Eshelby, “The continuum theory of lattice defects,” in: F. Seitz and D. Turnbull (eds.), Progress in Solid State Physics, Vol. 3, Academic Press, New York (1956), pp. 79–303.
- Collected Works of J. D. Eshelby, Mechanics of Defects and Inhomogeneities, Springer (2006), Xanthippi Markenscoff and Anurag Gupta (Eds.) ISBN 1-4020-4416-X
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Эшелби, Джон», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|