| Knott, Frederick John | |
|---|---|
| Datum narození | 9. prosince 1938 |
| Místo narození | Bristol |
| Datum úmrtí | 5. října 2017 (78 let) |
| Země | Velká Británie |
| Vědecká sféra | Mechanika materiálu |
| Místo výkonu práce |
Cambridge Churchill College Birminghamská univerzita |
| Alma mater |
University of Sheffield Cambridge |
| Akademický titul | Ph.D |
| Ocenění a ceny | Řád britského impéria |
Knott, Frederick John (angl. John Frederick Knott ; 9. prosince 1938, Bristol – 5. října 2017) je anglický vědec, přední odborník v oblasti materiálů, jejich konstrukční pevnosti a mechanického selhání. Specializoval se zejména na materiály používané v jaderné energetice a výrobě leteckých motorů. Významně přispěl ke kvantitativnímu popisu procesů mechanického porušení kovů a slitin. [1] Je autorem široce používané učebnice Základy lomové mechaniky.
John Knott se narodil v Bristolu 9. prosince 1938. Jeho otec Fred pracoval jako regionální manažer v družstvu a jeho matka Margaret (rozená Chesney) pracovala v obchodním domě. Od roku 1949 do roku 1956 navštěvoval školu v Queen Elizabeth Hospital v Bristolu. John projevil hluboký zájem o učení a měl vysoké úspěchy v matematice, fyzice a chemii. Následně John začal studovat metalurgii na University of Sheffield s podporou vládního stipendia.
V roce 1959 promoval s vyznamenáním a medailí Mappin a Nesthill. Získal vynikající znalosti metalurgie, které položily základ hlubokého zájmu o studium oceli. John Knott si univerzitu vždy velmi vážil a byl obzvláště hrdý na svůj čestný titul z University of Sheffield o půl století později. John poté nastoupil na University of Cambridge, kde prováděl výzkum deformace a lomu oceli pod vedením A. H. Cottrella (později sira Alana, člena Královské společnosti od roku 1955). Podle výsledků provedené práce mu byl udělen titul doktora věd.
Johnova doktorská disertační práce byla na téma „Vrubové efekty při deformaci a lomu měkké oceli“. V rámci této práce odhalil vzory plastického toku ve vzorcích vroubkované oceli s vysokým obsahem dusíku leštěných a leptaných Fryovým činidlem.
Po dokončení doktorátu v roce 1962 byl John pozván Tedem Smithem (od roku 1996 členem Královské společnosti) do nově zřízené jednotky metalurgického inženýrství v Central Electricity Research Laboratories v Leatherhead. Zde John Knott spolu s dalšími spolupracovníky studoval celou škálu možných poruchových režimů, zejména lomové mechanismy v měkké oceli a legované oceli, které se používaly pro disky nízkotlakých turbín. Z důvodu bezpečnosti a obchodního tajemství však byly výsledky práce málo publikovány v otevřené literatuře a hlavní úspěchy jsou uvedeny v důvěrných interních zprávách společnosti.
V roce 1967 byl John jmenován lektorem na katedře metalurgie v Cambridge
univerzity a v roce 1981 byl jmenován druhým docentem univerzity po profesorovi-čtenáři. V roce 1967 začal učit a výzkum na nové Churchill College. Od roku 1967 do roku 1990 V letech 1988 až 1990 byl členem Goldsmiths Society, lektorem a ředitelem výzkumu v metalurgii a materiálové vědě na Churchill College. - vicemistr.
Během této doby získal John vysokou mezinárodní reputaci a přilákal mnoho významných výzkumníků a studentů na Cambridge a Churchill College. John se ukázal jako vynikající akademický poradce: mnoho jeho studentů získalo stipendia na Churchillových a dalších vysokých školách.
V roce 1990 byl John jmenován předsedou katedry metalurgie a materiálů a profesorem metalurgie a materiálů na univerzitě v Birminghamu. John úspěšně vedl oddělení, což potvrzuje vysoké skóre v anglickém RAE (Research Assessment Exercise) v roce 1992. Od roku 1995 do roku 1998 Byl děkanem Fakulty inženýrství na University of Birmingham.
Poté se vrátil na katedru metalurgie a materiálů, kde pokračoval ve své akademické a pedagogické činnosti. V roce 1996 byl zvolen profesorem katedry a tento titul si udržel až do roku 2009. Během tohoto období v Birminghamu John působivě přispěl k rozvoji řady prestižních a národních výborů ve Spojeném království.
Během své akademické kariéry John dohlížel na 72 studentů PhD/EngD PhD (52 v Cambridge a 20 v Birminghamu) a publikoval více než 355 článků o aspektech chování, lomu a strukturální integrity materiálů v časopisech nebo na konferencích.
Zvláštní význam mělo brzké vydání jeho knihy Základy lomové mechaniky v roce 1973. [2] Kniha byla uznána jako klasická úvodní učebnice základní lomové mechaniky, která byla následně doplněna o speciální části s příklady výpočtů lomové mechaniky: první byla spoluautorem s Elliotem [3] , druhá Withy. [čtyři]
V 70. letech 20. století Ve spoluautorství se svými studenty R. Ritchiem a J. Riceem (od roku 2017 členem Royal Society for the Advancement of Natural Knowledge) John připravil sérii osmi článků o aspektech lomové houževnatosti a růstu únavových trhlin v hliníkových slitinách a různé druhy nízkopevnostní oceli. Jejich práce o vztahu mezi kritickým tahovým napětím a lomovou houževnatostí [5] se stala klasikou v lomové mechanice a zůstala po mnoho let základem modelování lomu třísky.
Neméně významných výsledků dosáhl John Knott ve společné práci s dalším svým žákem D. A. Currym. Řada jejich studií byla věnována studiu vztahu mezi mikrostrukturou a lomovým napětím při štěpení feritických ocelí. Jejich první společný článek [6] zkoumal, jak se vztah mezi lomovým napětím při lomu a lomovou houževnatostí měnil s velikostí zrna u měkkých ocelí a ukázal, že lomová houževnatost souvisí s lomovou houževnatostí mikrostrukturní vzdáleností. Ve druhé z těchto prací [7] se ukázalo, že existuje obecný vztah mezi velikostí zrna feritu a velikostí největší částice karbidu v měkkých ocelích jednoduše ochlazených z teploty austenitizace, což vysvětluje důvod závislosti kritické velikosti zrna na kritickém lomovém napětí. Ve třetím článku s Curry [8] o porušení v kalených a popouštěných ocelích se ukázalo, že existuje statistická konkurence mezi různými potenciálními zárodky trhliny před špičkou trhliny. Na základě znalosti distribuce poloměru karbidových částic odvodili statistický model pro hodnocení lomové houževnatosti takových sféroidních karbidových částicových ocelí a ukázali, že to bylo v dobré shodě s experimentálními pozorováními.
Následně John Knott intenzivně spolupracoval s Richardem Weckem (člen Královské společnosti od roku 1975), ředitelem výzkumu tehdejší British Welding Research Association v Great Abbington u Cambridge (BWRA, nyní Welding Institute, TWI). John byl jmenován akademickým školitelem doktorandů BWRA. Mezi prvními z nich byli R. E. Dolby, který v roce 1968 zahájil výzkum tepelně ovlivněných zón v kalených a temperovaných ocelích, a D. J. Widgery, který počínaje rokem 1969 vedl výzkum houževnatosti svarových kovů. V roce 1973, jako výsledek společné práce, John Knott a Richard Dolby obdrželi cenu Iron Institute a stali se jí. Pfeil. [9]
V 80. letech 20. století John Knott má za sebou plodnou spolupráci s J. E. Kingem (nyní baronkou Brownovou, členkou Královské společnosti od roku 2017). Jejich výzkum se zaměřil na vliv délky trhliny a tvaru trhliny na lomovou houževnatost u vysokopevnostních ocelí – bylo zjištěno, že poloeliptické povrchové defekty vedou ke zvýšení lomové houževnatosti asi o 25 % vyšším než přes tloušťky trhlin. [10] Kromě toho vysvětlili důvody významného snížení tažnosti u nízkolegované oceli v důsledku křehkosti v důsledku zeslabení rozhraní karbid / matrice v důsledku přítomnosti segregovaných prvků nečistot. Další studie Kinga a Notta vysvětlila důvody významného snížení tažnosti u nízkolegované oceli v důsledku křehkosti v důsledku zeslabení rozhraní karbid/matrice v důsledku přítomnosti segregovaných prvků nečistot.
V 80. letech 20. století John Knott pracoval společně s C. A. Hippsleym a B. S. Edwardsem na problémech reliéfního praskání v tepelně ovlivněných zónách svarů u chrommolybdenových ocelí pro vysokoteplotní aplikace. [11] Vlivu příměsových prvků na praskání a křehkost ocelí, zejména vlivu přítomnosti fosforu v ocelích o složení 2 ¼ Cr / 1 Mo, byla věnována série sedmi prací s Hippsley et al. Studie mikromechanismů porušení svaru u kovů obsahujících C-Mn provedl John Knott společně s J. H. Tweedem. V první z těchto prací [12] byl uvažován vliv ohřevu na teploty 900°C a 1250°C pomocí techniky indukčního ohřevu na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. Ve druhém článku [13] studovali vliv teploty ohřevu a předehřevu na mikrostrukturu a houževnatost svaru C-Mn oceli. Knott a Tweed zjistili, že způsoby porušení (štěpení a mikroporézní koalescence) byly významně ovlivněny nekovovým začleněním svarového kovu. Vyvinuli teorii iniciace trhlin štěpením ve svarových kovech C-Mn oceli, která zahrnovala počáteční tažnost ve feritu na hranicích zrn, deformační praskání vměstků, šíření trhlin do feritové matrice při kritickém tahovém napětí a převládající, i když ne výlučné, šíření přes hranici zrn, ferit. Bylo zjištěno, že rozdíly mezi náchylností ke křehkému lomu u svařovaných a přihřívaných materiálů a šířením výsledků křehké houževnatosti jsou v souladu s modelovými předpověďmi.
Další výzkum vlivu mikrostruktury na tříštivé porušení v ocelích používaných pro jaderné tlakové nádoby provedl John Knott s P. Bowenem a S. G. Drusem. [14] Zjistili významné rozdíly v lomové houževnatosti v závislosti na mikrostruktuře. Zjistili také, že jediným nejdůležitějším mikrostrukturálním znakem řídícím selhání štěpení za těchto podmínek tepelného zpracování je distribuce velikosti karbidů, přičemž největší karbidy v distribuci jsou nejvíce škodlivé pro houževnatost. Navíc se autorům podařilo prokázat, že změnu lokálního kritického lomového napětí při štěpení v závislosti na velikosti karbidu lze předpovědět v první aproximaci pomocí modifikované teorie Griffithovy energetické bilance pro velikosti karbidů větší než 340 nm.
Ačkoli se John primárně zajímal o vzory spojené s ocelí, prováděl také výzkum poruch a únavového chování jiných kovů, například hliníku a dalších neželezných slitin. [15] [16] [17]
Neméně významnou oblastí vědeckého zájmu Johna Knotta byl výzkum na téma destrukce a deformace plastů a pěn. [18] [19]
John Knott byl účastníkem mnoha konferencí a autorem publikací o obecné oblasti destrukce v tematických otázkách.
International Congress on Fracture (IFR) je přední mezinárodní orgán pro rozvoj mezinárodní spolupráce mezi vědci a inženýry zabývajícími se mechanikou a mechanismy lomu, únavy a pevnosti pevných částic. John Knott byl stálým členem ICR, což přispělo k navázání mezinárodních vztahů s dalšími vědci z celého světa a uznání národními vědeckými společnostmi řady různých zemí.
Na schůzce ICR-4, která se konala na University of Waterloo (Kanada) v roce 1977, byl John pozván, aby přednesl plenární přednášku na téma „Fracture Micromechanisms and Fracture Toughness of Engineering Alloys“. [16] Za období od roku 1977 do roku 1981. John byl zvolen členem nakladatelského výboru ICR. John Knott se stal čestným členem ICR v roce 1984 a byl zvolen prezidentem ICR na období 1993-1997.
Johnovo zapojení do TAGSI (Structural Integrity Technical Advisory Group) je popsáno níže v části o externích aktivitách a poradenské činnosti. TAGSI fungovala tak, že jedna ze sponzorských organizací se obrátila na skupinu s žádostí o poskytnutí odborné rady ve formě technické zprávy o konkrétním technickém problému, který daného sponzora zajímá. Zvláštní význam v této sérii prací měly publikace věnované vlivu ozařování na mechanické vlastnosti vysokotlakých reaktorových nádob z feritické oceli (RPV). [dvacet]
UK Forum for Engineering Structural Integrity (FESI) je pobočka Engineering Structural Integrity (ESI) sponzorovaná skupinou průmyslových společností, která propaguje osvědčené postupy a nový vývoj v ESI vědcům a praktikům napříč průmyslovými odvětvími. John byl členem Rady FESI a poté členem Senior Advisory Group a poté ředitelem FESI v roce 2011. John byl pravidelným přispěvatelem do přehledových článků pro Bulletin FESI a také přednesl řadu přednášek na konferencích FESI, zejména když FESI a TAGSI vytvořily spojení pro propagaci společných konferencí. Symposium TAGSI-FESI 2018 s názvem Strukturální integrita a materiály v jaderné elektrárně, které se konalo 18. dubna 2018, bylo věnováno památce profesora Johna Knotta.
V jedné ze svých posledních publikací John publikoval vynikající přehledový článek s názvem „Brittle Fracture in Structural Steels“ [21] pro tematické vydání Philosophical Transactions of the Royal Society.
John byl 10 let redaktorem časopisu Science and Technology.
Johnovy znalosti a zkušenosti byly velmi žádané v mnoha technických a poradních výborech, zejména v těch pro civilní a obrannou jadernou energetiku a leteckou techniku. John Knott byl oceněn MBE za své úspěchy v oblasti jaderné bezpečnosti v roce 2004.
John byl často povolán, aby sloužil jako nezávislý poradce pro civilní jaderný průmysl. Byl zvolen do Bezpečnostního výboru tlakových vodních reaktorů (LWRSG). Tato komise dospěla k závěru, že systémy tlakovodních reaktorů by mohly být bezpečné pro civilní výrobu energie za předpokladu, že materiály, výroba a řídicí systémy budou celosvětově přijaty.
V roce 1988 Dr. B. L. Eyre (člen Královské společnosti od roku 2001) navrhl různým stranám v civilním jaderném průmyslu, aby byl vytvořen nezávislý poradní výbor, který by radil v otázkách strukturální integrity pro jaderný průmysl, a to vedlo k vytvoření TAGSI. John byl zakládajícím členem výboru a sloužil jako předseda od roku 2010 do roku 2017.
John byl členem poradního výboru pro jadernou bezpečnost (NuSAC) v letech 1991 až 2005.
V roce 2002 se Inspektorát jaderných zařízení (nyní Úřad jaderného dozoru, ONR) rozhodl zřídit Graphite Technical Advisory Council (GTAC). John zůstal členem této rady až do své smrti.
John byl v letech 2002 až 2016 členem skupiny amerického ministerstva obrany pro výzkum jaderného ponorkového pohonu.
Díky zkušenostem ve funkci postgraduálního supervizora BWRA na University of Cambridge, vlastnímu výzkumu aspektů svařovací metalurgie a rozsáhlým příspěvkům k výzkumu lomů se John stal členem výzkumné rady TWI a je stálým členem zastupitelstva od roku 1989.
Letecké motory jsou příkladem velmi složitých strojních součástí, které využívají složité materiály, které pracují při vysokých teplotách a vyžadují speciální výrobní postupy. Rolls-Royce je jedním ze tří největších výrobců a dodavatelů leteckých motorů na světě. Jako součást své strategie zajistit, aby programy výzkumu a vývoje byly v souladu s budoucími vývojovými potřebami, vedl Rolls-Royce několik let řadu poradních výborů malých skupin nezávislých expertů, aby radili svému hlavnímu inženýrovi a technologickému řediteli. John byl pozván do Poradního výboru pro materiály a zpracování (později Poradního sboru pro materiály, výrobu a design) v roce 1987 a působil jako úřadující předseda od roku 2000 až do odchodu z představenstva v roce 2011.
John Knott měl společenskou osobnost a ostrý smysl pro humor, často pořádal večeře na konferencích s básněmi, které napsal o konkrétní události a dalších účastnících.
John byl oddaným stoupencem tradičního jazzu. Jeho poslední článek v časopise Materials Science and Technology se jmenoval „Going Out with Trombones“. [22] V tomto článku odkazoval na pochodovou melodii „76 pozounů“ z muzikálu The Man of Music z roku 1957 s odkazem na jeho 76letý věk, kdy odstoupil z funkce redaktora.
John byl dvakrát ženatý, nejprve s Chris (svatba v roce 1963, rozvedený v roce 1986) a poté se Sue (svatba v roce 1990), která ho přežila. Z prvního manželství měl dva syny Williama (nar. 1965) a Andrewa (nar. 1966) a dva nevlastní syny Paula a Jamese z druhého manželství. Miloval luštění křížovek a jednou pod pseudonymem „Gurmet“ sestavil pro časopis o jídle jednoho z jeho synů křížovku, která byla tak obtížná, že jediná správná řešení představovala jeho žena a další syn! Byl také milovníkem divadla, hudby a literatury.
John se zranil při dvou pádech, v letech 2012 a 2015, druhý ho zcela ochrnul s poraněním páteře. Přestože byl v nemocnici déle než 28 měsíců, zachoval si plnou duševní kapacitu a až do své smrti se mohl účastnit technických diskusí a publikací.
1973 Iron Foundry Institute. Cena L. B. Pfeilyi za fyzikální metalurgii (spolu s R. E. Dolbym)
1978 Rosenhain Institute of Materials, medaile za fyzikální metalurgii
1984 Čestný člen Mezinárodního kongresu o demolicích
1988 Člen Královské akademie inženýrství
1990 člen Královské společnosti
1992 čestný profesor, Beihang University, Peking, Čína
1993–97 předseda Mezinárodního kongresu o ničení
1994 Zahraniční člen Akademie věd Ukrajiny
1996 čestný profesor, Xi'an Jiaotong University, Čína
1999 Institute of Materials, Griffithova medaile
1999 Royal Society/Royal Academy of Engineering Přednáška „One Step Away from Disaster: The Science and Engineering of Structural Integrity“
Symposium J. F. Knotta v roce 2002 na podzimním setkání Společnosti pro minerály, kovy a materiály (TMS) v Columbusu, Ohio
2003 zahraniční člen Národní akademie věd USA
2004 Řád Britského impéria za zásluhy o jadernou bezpečnost
2004 Leverhulme Medal of the Royal Society za mimořádný přínos ke kvantitativnímu porozumění lomovým procesům v kovech a slitinách a jejich technickým aplikacím
2004 doktor inženýrství z Glengoe University
2005 zahraniční člen Japonského institutu kovů
2006 zahraniční člen Indické národní akademie inženýrství
2006 Hatfield Memorial Lecture, University of Sheffield
Medaile Školení v rámci průmyslových služeb za rok 2007
Platinová medaile Mezinárodní organizace pro migraci 2009
2010 doktor inženýrství na University of Sheffield
2013 Mezinárodní kongres o ničení, konaný každé 4 roky, zlatá medaile