| Knott, Frederick John | |
|---|---|
| Syntymäaika | 9. joulukuuta 1938 |
| Syntymäpaikka | Bristol |
| Kuolinpäivämäärä | 5. lokakuuta 2017 (78-vuotias) |
| Maa | Iso-Britannia |
| Tieteellinen ala | Materiaalimekaniikka |
| Työpaikka |
Cambridge Churchillin yliopisto Birminghamin yliopisto |
| Alma mater |
Sheffieldin yliopisto Cambridge |
| Akateeminen tutkinto | Ph.D |
| Palkinnot ja palkinnot | Brittiläisen imperiumin ritarikunta |
Knott, Frederick John (eng. John Frederick Knott ; 9. joulukuuta 1938, Bristol - 5. lokakuuta 2017) on englantilainen tiedemies, johtava asiantuntija materiaalien, niiden rakenteellisen lujuuden ja mekaanisten vikojen alalla. Hän erikoistui erityisesti ydinvoiman ja lentokoneiden moottoreiden valmistukseen käytettäviin materiaaleihin. Hän osallistui merkittävästi metallien ja metalliseosten mekaanisten vikaprosessien kvantitatiiviseen kuvaamiseen. [1] Hän on kirjoittanut laajasti käytetyn oppikirjan Fundamentals of Fracture Mechanics.
John Knott syntyi Bristolissa 9. joulukuuta 1938. Hänen isänsä Fred työskenteli osuuskunnan aluejohtajana, ja hänen äitinsä Margaret (os Chesney) työskenteli tavaratalossa. Vuodesta 1949 vuoteen 1956 hän kävi koulua Queen Elizabeth Hospitalissa Bristolissa. John osoitti syvää kiinnostusta oppimiseen, ja hänellä oli suuria saavutuksia matematiikassa, fysiikassa ja kemiassa. Myöhemmin John alkoi opiskella metallurgiaa Sheffieldin yliopistossa hallituksen stipendin tuella.
Vuonna 1959 hän valmistui arvosanoin ja Mappin- ja Nesthill-mitalilla. Hän hankki erinomaiset metallurgian tiedot, mikä loi perustan syvälle kiinnostukselle teräksen tutkimiseen. John Knott on aina pitänyt yliopistoa suuressa arvossa ja oli erityisen ylpeä puoli vuosisataa myöhemmin saamastaan Sheffieldin yliopiston kunniatohtorista. John tuli sitten Cambridgen yliopistoon, jossa hän suoritti tutkimusta teräksen muodonmuutoksesta ja murtumisesta A. H. Cottrellin (myöhemmin Sir Alan, Royal Societyn jäsen vuodesta 1955) johdolla. Työn tulosten mukaan hänelle myönnettiin tieteiden tohtorin tutkinto.
Johnin väitöskirja aiheesta "Notch Effects in Deformation and Fracture of Mild Steel". Osana tätä työtä hän paljasti muovin virtauskuvioita lovetuissa korkeatyppipitoisissa teräsnäytteissä, jotka oli kiillotettu ja syövytetty Fryn reagenssilla.
Valmistuttuaan tohtorintutkinnon vuonna 1962, Ted Smith (Royal Societyn jäsen vuodesta 1996) kutsui Johnin äskettäin perustettuun Metallurgical Engineering Unit -yksikköön Central Electricity Research Laboratoriesissa Leatherheadissa. Täällä John Knott tutki yhdessä muiden yhteistyökumppaneiden kanssa kaikkia mahdollisia vikatiloja, erityisesti murtumismekanismeja miedossa teräksessä ja seosteräksessä, joita käytettiin matalapaineturbiinien kiekoissa. Turvallisuus- ja liikesalaisuuksista johtuen työn tuloksia on kuitenkin julkaistu vain vähän avoimessa kirjallisuudessa, ja tärkeimmät saavutukset on esitetty luottamuksellisissa sisäisissä yritysraporteissa.
Vuonna 1967 John nimitettiin luennoitsijaksi Cambridgen metallurgian laitokselle
Yliopisto ja vuonna 1981 nimitettiin yliopiston toiseksi luennoitsijaksi professori-lukijan jälkeen. Vuonna 1967 hän aloitti opettamisen ja tutkimuksen uudessa Churchill Collegessa. Vuodesta 1967 vuoteen 1990 Hän oli Goldsmiths Societyn jäsen, luennoitsija ja metallurgian ja materiaalitieteen tutkimuksen johtaja Churchill Collegessa ja vuosina 1988-1990. -varamestari.
Tänä aikana John saavutti korkean kansainvälisen maineen ja houkutteli monia arvostettuja tutkijoita ja opiskelijoita Cambridgeen ja Churchill Collegeen. John osoittautui erinomaiseksi akateemiseksi neuvonantajaksi: monet hänen opiskelijoistaan saivat stipendejä Churchillissä ja muissa korkeakouluissa.
Vuonna 1990 John nimitettiin Birminghamin yliopiston metallurgian ja materiaalien osaston puheenjohtajaksi ja metallurgian ja materiaalien professoriksi. John johti osastoa menestyksekkäästi, minkä vahvistaa korkea pistemäärä Englannin RAE:ssä (Research Assessment Exercise) vuonna 1992. Vuodesta 1995 vuoteen 1998 Hän oli Birminghamin yliopiston tekniikan tiedekunnan dekaani.
Sen jälkeen hän palasi metallurgian ja materiaalien laitokselle jatkaen akateemista ja opetustoimintaansa. Vuonna 1996 hänet valittiin laitoksen professoriksi ja hän säilytti arvonimensä vuoteen 2009 asti. Tänä aikana Birminghamissa John teki vaikuttavan panoksen useiden arvostettujen ja kansallisten komiteoiden kehittämiseen Isossa-Britanniassa.
Akateemisen uransa aikana John on ohjannut 72 tohtorintutkinto-opiskelijaa (52 Cambridgessa ja 20 Birminghamissa) ja julkaissut yli 355 artikkelia käyttäytymiseen, murtumiin ja materiaalien rakenteelliseen eheyteen liittyvistä näkökohdista lehdissä tai konferensseissa.
Erityisen merkittävää oli hänen kirjansa Fundamentals of Fracture Mechanics varhainen julkaisu vuonna 1973. [2] Kirja tunnustettiin murtumismekaniikan perusoppikirjaksi, jota täydennettiin myöhemmin erityisillä osioilla, joissa oli esimerkkejä murtumismekaniikan laskelmista: ensimmäinen kirjoitettiin yhdessä Elliotin [3] ja toinen Withyn kanssa. [neljä]
1970-luvulla John valmisteli yhdessä opiskelijoidensa R. Ritchien ja J. Ricen kanssa (Royal Society for the Advancement of Natural Knowledge vuodesta 2017 lähtien) kahdeksan artikkelin sarjan murtolujuuden ja väsymishalkeamien kasvusta alumiiniseoksissa ja erilaisia heikkolujuisia teräksiä. Heidän paperistaan kriittisen vetojännityksen ja murtolujuuden välisestä suhteesta [5] tuli murtumismekaniikan klassikko ja se pysyi sirumurtumamallinnuksen perustana useiden vuosien ajan.
Yhtä merkittäviä tuloksia saavutti John Knott yhdessä toisen oppilaansa, D. A. Curryn, kanssa. Sarja heidän tutkimuksiaan oli omistettu mikrorakenteen ja murtumisjännityksen välisen suhteen tutkimukselle halkaisun aikana ferriittisissä teräksissä. Heidän ensimmäisessä yhteisessä artikkelissaan [6] tutkittiin, kuinka murtumisjännityksen ja murtolujuuden välinen suhde vaihteli raekoon mukaan miedoissa teräksissä ja osoitti, että murtolujuus liittyy murtolujuuteen mikrorakenteen etäisyyden perusteella. Toisessa näistä töistä [7] osoitettiin, että ferriitin raekoon ja suurimman karbidihiukkasen koon välillä on yleinen suhde miedoissa teräksissä, jotka on yksinkertaisesti jäähdytetty austenisointilämpötilasta, mikä selittää riippuvuuden syyn. kriittisen raekoon mukaan kriittisen murtuman murtumajännityksen suhteen. Kolmannessa Curryn artikkelissa [8] , joka koski vaurioita karkaisuissa ja karkaistuissa teräksissä, osoitettiin, että erilaisten mahdollisten halkeamien ytimien välillä on tilastollista kilpailua halkeaman kärjen edessä. He johtivat tilastollisen mallin tällaisten pallomaisten karbidihiukkasten terästen murtolujuuden arvioimiseksi perustuen tietoon karbidihiukkasten sädejakaumasta ja osoittivat, että tämä oli hyvin sopusoinnussa kokeellisten havaintojen kanssa.
Myöhemmin John Knott teki laajaa yhteistyötä Richard Weckin kanssa (Royal Societyn jäsen vuodesta 1975), joka oli silloisen British Welding Research Associationin tutkimusjohtaja Great Abbingtonissa lähellä Cambridgea (BWRA, nykyään Welding Institute, TWI). John on nimitetty BWRA Fellow Doctoral Students -opiskelijoiden akateemiseksi valvojaksi. Näistä ensimmäisten joukossa olivat R. E. Dolby, joka aloitti lämpövaikutusten aiheuttamien vyöhykkeiden tutkimuksen karkaisuissa ja karkaisuissa teräksissä vuonna 1968, ja D. J. Widgery, joka johti vuodesta 1969 lähtien tutkimusta hitsimetallien sitkeydestä. Vuonna 1973 John Knott ja Richard Dolby saivat yhteisen työn tuloksena Iron Institute -palkinnon ja heistä tuli se. Pfeil. [9]
1980-luvulla John Knottilla on ollut hedelmällistä yhteistyötä J. E. Kingin (nyt Baroness Brown, Royal Societyn jäsen vuodesta 2017) kanssa. Heidän tutkimuksessaan keskityttiin halkeaman pituuden ja halkeaman muodon vaikutukseen murtolujuuteen erittäin lujassa teräksessä - havaittiin, että puolielliptiset pintavirheet lisäävät murtolukeutta noin 25 % enemmän kuin halkeamien paksuuksien läpi. [10] Lisäksi he selittivät syitä niukkaseosteisen teräksen sitkeyden merkittävään heikkenemiseen, joka johtuu hauraudesta, joka johtuu karbidi/matriisirajapintojen heikkenemisestä erottuneiden epäpuhtauselementtien vuoksi. Toisessa Kingin ja Nottin tutkimuksessa selitettiin syyt niukkaseosteisen teräksen sitkeyden merkittävään heikkenemiseen, joka johtuu hauraudesta, joka johtuu karbidi/matriisirajapintojen heikkenemisestä erottuneiden epäpuhtauselementtien vuoksi.
1980-luvulla John Knott työskenteli yhdessä C. A. Hippsleyn ja B. S. Edwardsin kanssa korkeissa lämpötiloissa käytettävien kromi-molybdeeniterästen hitsaussaumojen reljeefhalkeiluongelmissa. [11] Seitsemän artikkelin sarja Hippsley et al.:n kanssa käsitteli epäpuhtauselementtien vaikutusta terästen halkeiluon ja haurauteen, erityisesti fosforin vaikutuksesta teräksissä, joiden koostumus on 2 ¼ Cr / 1 Mo. John Knott ja J. H. Tweed suorittivat tutkimukset C-Mn-pitoisten metallien hitsausvaurioiden mikromekanismeista. Ensimmäisessä näistä töistä [12] tarkasteltiin induktiokuumennustekniikalla 900°C ja 1250°C lämpötiloihin kuumentamisen vaikutusta mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Toisessa artikkelissa [13] he tutkivat kuumennuksen ja esikuumennuslämpötilan vaikutusta C-Mn-teräshitsin mikrorakenteeseen ja sitkeyteen. Knott ja Tweed havaitsivat, että hitsimetallin ei-metallinen sisällyttäminen vaikutti merkittävästi vikatiloihin (halkeaminen ja mikrohuokoinen sulautuminen). He kehittivät teorian halkeamien alkamisesta halkeamalla C-Mn-teräksissä olevia hitsausmetalleja, joihin sisältyi raerajaferriitin alkuperäinen sitkeys, inkluusioiden jännityshalkeilu, halkeamien leviäminen ferriittimatriisiin kriittisen vetojännityksen aikana ja hallitsevan, vaikkakaan ei yksinomaisen, leviämisen. raeraajan läpi ferriitti. Havaittiin, että erot hitsattujen ja uudelleenlämmitettyjen materiaalien murtumisalttiuden ja hauraiden sitkeystulosten leviämisen välillä ovat yhdenmukaisia malliennusteiden kanssa.
Lisätutkimusta mikrorakenteen vaikutuksesta murskautumishäiriöön ydinpaineastioissa käytettyjen terästen yhteydessä suoritti John Knott yhdessä P. Bowenin ja S. G. Drusin kanssa. [14] He havaitsivat merkittäviä eroja murtolujuudessa mikrorakenteesta riippuen. He havaitsivat myös, että tärkein yksittäinen mikrorakenteellinen ominaisuus, joka säätelee halkeamisvaurioita näissä lämpökäsittelyolosuhteissa, on karbidin kokojakauma, ja jakauman suurimmat karbidit ovat haitallisimpia sitkeydelle. Lisäksi kirjoittajat pystyivät osoittamaan, että muutos paikallisessa kriittisessä murtojännityksessä halkaisun aikana karbidin koosta riippuen voidaan ennustaa ensimmäisessä approksimaatiossa käyttämällä modifioitua Griffithin energiatasapainoteoriaa karbidikoolle, joka on suurempi kuin 340 nm.
Vaikka John oli ensisijaisesti kiinnostunut teräksiin liittyvistä kuvioista, hän tutki myös muiden metallien, kuten alumiinin ja muiden ei-rautametalliseosten, rikkoontumista ja väsymiskäyttäytymistä. [15] [16] [17]
Yhtä merkittävä John Knottin tieteellisten intressien alue oli tutkimus muovien ja vaahtojen tuhoutumisesta ja muodonmuutoksesta. [18] [19]
John Knott on osallistunut useisiin konferensseihin ja kirjoittanut julkaisuja tuhon yleisestä alasta temaattisissa kysymyksissä.
International Congress on Fracture (IFR) on johtava kansainvälinen elin, joka kehittää kansainvälistä yhteistyötä tutkijoiden ja insinöörien välillä, jotka käsittelevät kiinteiden hiukkasten murtumisen, väsymisen ja lujuuden mekaniikkaa ja mekanismeja. John Knott oli ICR:n pysyvä jäsen, joka edisti kansainvälisten suhteiden luomista maailman muiden tutkijoiden kanssa ja tunnustusta useiden eri maiden kansallisissa tiedeseuroissa.
ICR-4-kokouksessa, joka pidettiin Waterloon yliopistossa (Kanada) vuonna 1977, John kutsuttiin pitämään täysistunto aiheesta "Fracture Micromechanisms and Fracture Toughness of Engineering Alloys". [16] Vuosilta 1977-1981. John valittiin ICR:n julkaisukomitean jäseneksi. John Knottista tuli ICR:n kunniajäsen vuonna 1984 ja hänet valittiin ICR:n presidentiksi kaudeksi 1993-1997.
Johnin osallistuminen TAGSI:iin (Structural Integrity Technical Advisory Group) on kuvattu alla ulkoisia toimia ja neuvontatyötä käsittelevässä osiossa. TAGSI työskenteli siten, että yksi sponsoroivista organisaatioista otti ryhmän puoleen pyytääkseen asiantuntija-apua teknisen raportin muodossa kyseistä sponsoria kiinnostavasta tietystä teknisestä asiasta. Erityisen tärkeitä tässä työsarjassa olivat julkaisut, jotka käsittelivät säteilytyksen vaikutusta ferriittisen teräksen (RPV) korkeapainereaktoriastioiden mekaanisiin ominaisuuksiin. [kaksikymmentä]
UK Forum for Engineering Structural Integrity (FESI) on Engineering Structural Integrity (ESI) -tytäryritys, jota sponsoroi joukko teollisuusyrityksiä ja joka edistää ESI:n parhaita käytäntöjä ja uusia kehityssuuntia tutkijoille ja toimijoille eri aloilla. John oli FESI:n neuvoston jäsen ja sitten Senior Advisory Groupin jäsen ja sitten FESI:n johtaja vuonna 2011. John on säännöllisesti kirjoittanut FESI Bulletinin artikkeleita ja pitänyt myös lukuisia luentoja FESI-konferensseissa, etenkin kun FESI ja TAGSI muodostivat linkkejä edistääkseen yhteisiä konferensseja. 18. huhtikuuta 2018 pidetty TAGSI-FESI-symposium 2018 Structural Integrity and Materials in a Nuclear Plant oli omistettu professori John Knottin muistolle.
Yhdessä viimeisistä julkaisuistaan John julkaisi erinomaisen katsausartikkelin "Brittle Fracture in Structural Steels" [21] Royal Societyn Philosophical Transactions -julkaisun temaattista painosta varten.
10 vuoden ajan John toimi Science and Technology -lehden toimittajana.
Johnin tietämyksellä ja kokemuksella on ollut suurta kysyntää monissa teknisissä ja neuvoa-antavissa komiteoissa, erityisesti siviili- ja puolustusalan ydinvoima- ja lentotekniikkakomiteoissa. John Knott sai MBE:n saavutuksistaan ydinturvallisuuden alalla vuonna 2004.
Johnia kutsuttiin usein palvelemaan riippumattomana neuvonantajana siviiliydinteollisuudessa. Hänet valittiin painevesireaktorijärjestelmien turvallisuuskomiteaan (LWRSG). Tämä komitea päätteli tosiasiallisesti, että painevesireaktorijärjestelmät voitaisiin tehdä turvallisiksi siviilivoimantuotantoon edellyttäen, että materiaalit, valmistus ja ohjausjärjestelmät otetaan käyttöön maailmanlaajuisesti.
Vuonna 1988 tohtori B. L. Eyre (Royal Societyn jäsen vuodesta 2001) ehdotti siviiliydinteollisuuden eri osapuolille riippumattoman neuvoa-antavan komitean muodostamista neuvomaan ydinteollisuuden rakenteellisia eheyskysymyksiä varten, ja tämä johti TAGSI. John oli komitean perustajajäsen ja toimi puheenjohtajana vuosina 2010–2017.
John oli ydinturvallisuuden neuvoa-antavan komitean (NuSAC) jäsen vuosina 1991–2005.
Vuonna 2002 Nuclear Installations Inspectorate (nykyisin Office of Nuclear Regulatory, ONR) päätti perustaa Graphite Technical Advisory Councilin (GTAC). John pysyi tämän neuvoston jäsenenä kuolemaansa asti.
John oli Yhdysvaltain puolustusministeriön ydinsukellusveneiden propulsiotutkimusohjelman jäsen vuosina 2002–2016.
Johnista tuli TWI Research Councilin jäsen, ja hän on ollut Cambridgen yliopiston BWRA:n jatko-ohjaajana työskennellyt kokemuksensa, hitsausmetallurgian näkökohtia koskevan oman tutkimuksensa ja laajan myötävaikutuksensa ansiosta TWI Research Councilin jäsen. valtuusto vuodesta 1989.
Lentokoneiden moottorit ovat esimerkki erittäin monimutkaisista koneenosista, joissa käytetään monimutkaisia materiaaleja, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa ja vaativat erityisiä valmistusmenetelmiä. Rolls-Royce on yksi maailman kolmesta suurimmasta lentokoneiden moottoreiden valmistajasta ja toimittajasta. Osana strategiaansa varmistaakseen, että tutkimus- ja kehitysohjelmat ovat linjassa tulevien kehitystarpeiden kanssa, Rolls-Royce on useiden vuosien ajan johtanut useita riippumattomista asiantuntijoista koostuvia neuvottelukuntia neuvomaan sen tekniikan ja teknologian johtajaa. John kutsuttiin Materials and Processing Advisory Boardiin (myöhemmin Materials, Manufacturing and Design Advisory Board) vuonna 1987, ja hän toimi puheenjohtajana vuodesta 2000 eläkkeelle jäämiseensä vuonna 2011.
John Knott oli seurallinen persoona ja terävä huumorintaju, ja hän isännöi usein illallisia konferensseissa runoilla, jotka hän kirjoitti tietystä tapahtumasta ja muista osallistujista.
John oli perinteisen jazzin omistautunut seuraaja. Hänen viimeinen artikkelinsa Materials Science and Technology -lehdessä oli nimeltään "Going Out with Trombones". [22] Tässä artikkelissa hän viittasi vuoden 1957 The Man of Music -musikaalin marssilauluun "76 pasuunaa" viitaten hänen 76-vuotiaaansa, kun hän erosi toimittajan tehtävästä.
John on ollut naimisissa kahdesti, ensin Chrisin (naimisissa 1963, eronnut 1986) ja sitten Suen (naimisissa 1990), joka selvisi hänestä. Hänellä oli kaksi poikaa ensimmäisestä avioliitostaan, William (s. 1965) ja Andrew (s. 1966), ja kaksi poikapuolia, Paul ja James, toisesta avioliitostaan. Hän rakasti ristisanatehtävien ratkaisemista, ja kerran salanimellä "Gourmet" hän kokosi ristisanatehtävän yhden pojistaan pitämään ruokalehteen, niin vaikean, että ainoat oikeat ratkaisut esittivät hänen vaimonsa ja toinen poikansa! Hän oli myös teatterin, musiikin ja kirjallisuuden ystävä.
John loukkaantui kahdessa putoamisessa, vuosina 2012 ja 2015, toinen halvaantui täysin selkärangan vammoista. Vaikka hän oli sairaalassa yli 28 kuukautta, hän säilytti täyden henkisen kykynsä ja pystyi osallistumaan teknisiin keskusteluihin ja julkaisuihin kuolemaansa asti.
1973 Iron Foundry Institute. L. B. Pfeilya -palkinto fyysisessä metallurgiassa (yhdessä R. E. Dolbyn kanssa)
1978 Rosenhain Institute of Materials, fysikaalisen metallurgian mitali
1984 International Demolition Congressin kunniajäsen
1988 Royal Academy of Engineeringin jäsen
1990 Royal Societyn jäsen
1992 Kunniaprofessori, Beihang University, Peking, Kiina
1993–1997 kansainvälisen tuhoamiskongressin puheenjohtaja
1994 Ukrainan tiedeakatemian ulkojäsen
1996 kunniaprofessori, Xi'an Jiaotong University, Kiina
1999 Institute of Materials, Griffith-mitali
1999 Royal Society/Royal Academy of Engineering -luento "One Step Away from Disaster: The Science and Engineering of Structural Integrity"
2002 J.F. Knott Symposium Minerals, Metals and Materials Societyn (TMS) syyskokouksessa Columbuksessa, Ohiossa
2003 Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian ulkojäsen
2004 Brittiläisen imperiumin ritarikunta ydinturvallisuuspalveluista
2004 Royal Societyn Leverhulme-mitali erinomaisesta panoksesta metallien ja metalliseosten murtumisprosessien ja niiden teknisten sovellusten kvantitatiiviseen ymmärtämiseen
2004 tekniikan tohtori Glengoen yliopistosta
2005 Japan Institute of Metalsin ulkojäsen
2006 Indian National Academy of Engineeringin ulkojäsen
2006 Hatfieldin muistoluento, Sheffieldin yliopisto
2007 Training Within Industry Service -mitali
2009 International Organization for Migration Platinum -mitali
2010 tekniikan tohtori Sheffieldin yliopistossa
2013 Kansainvälinen tuhoamiskongressi, joka järjestetään 4 vuoden välein, kultamitali