Nonparametric estimation of deformation relief

Abstract

Настоящее исследование направлено на рассмотрение возможностей непараметрического подхода при оценке рельефа поверхности после пластической деформации. Данный метод заключается в использовании графиков функций, полученных на базе трехмерных топографий, в качестве критерия оценки поверхности. Анализ деформационного рельефа проводился на примере ГЦК монокристаллов никеля с различными вариантами кристаллографической ориентации оси сжатия и боковых граней. Образцы подвергались деформации сжатием при комнатной температуре, деформационный рельеф снимался при помощи сканирующей лазерной конфокальной микроскопии. В данной работе предлагается использовать непараметрические критерии (такие как функция плотности распределения ординат и автокорреляционная функция) для оценки и описания картины деформационного рельефа на поверхностях. Установлено, что для различных типов структурных элементов деформационного рельефа характерны свои оригинальные типы графиков функций плотности распределения ординат. С помощью автокорреляционной функции на примере ГЦК монокристаллов никеля показано, что организация следов сдвига в структурные элементы деформационного рельефа различного типа (мезо- и макрополосы, гофрированные структуры или складки) способствует увеличению размера области со взаимосогласованной деформацией. Кроме того, на основе анализа непараметрических критериев удалось идентифицировать наличие одного или нескольких типов структурных элементов рельефа на гранях монокристаллических образцов и показать их масштабную иерархию. При этом исходным или базовым структурным элементом деформационного рельефа являются следы сдвига. Таким образом, непараметрический (графический) подход может быть использован в качестве дополнительного инструмента при изучении рельефа поверхности деформированного тела.

The present study is aimed at examining the possibilities of a nonparametric approach in evaluating the surface relief after plastic deformation. This method consists in using the graphs of functions obtained on the basis of three-dimensional topographies as a criterion for estimating the surface. An analysis of the deformation relief was carried out on nickel single crystals with different crystallographic orientations of the compression axis and faces. The samples were compressed at room temperature, the deformation relief was studied using scanning laser confocal microscopy. It is proposed to use nonparametric criteria (such as the distribution function of ordinates and autocorrelation function) to estimate the deformation relief on single crystals surfaces. Using the autocorrelation function, it is shown that the organization of shear traces in the structural elements of deformation reliefs of various types (meso- and macrobands, corrugated structures) leads to an increase of area with mutually consistent deformation. Based on the analysis of nonparametric criteria, the presence of one or several types of structural elements of the relief was identified in the deformation relief on the faces of the samples and their scale hierarchy was shown. The basic structural elements of the deformation relief are shear traces. Thus, a nonparametric (graphical) approach can be used as an additional method for studying the relief of surfaces in deformed solids.