Нотт, Фредерик Джон (англ. John Frederick Knott; 9 декабря 1938, Бристоль — 5 октября 2017) — английский ученый, ведущий эксперт в области материалов, их конструкционной прочности и механического разрушения. В частности, он специализировался на материалах, применяемых в ядерной энергетике и производстве авиационных двигателей. Он сделал значительный вклад в количественное описание процессов механического разрушения в металлах и сплавах. Является автором широко используемого учебника «Основы механики разрушения».
Ранние годы и образование Джон Нотт родился в Бристоле 9 декабря 1938 года. Его отец Фред работал региональным менеджером кооператива, мать Маргарет (урожденная Чесни) – в универмаге. С 1949 по 1956 году он учился в школе при больнице королевы Елизаветы в Бристоле. Джон проявлял глубокий интерес к учебе и имел высокие достижения в области математики, физики и химии. Впоследствии Джон стал изучать металлургию в университете Шеффилда при поддержке Государственной стипендии.
В 1959 году он окончил университет, получив диплом с отличием и медали Mappin и Nesthill. Он приобрел отличные знания в области металлургии, который заложил основы для глубокого интереса к изучению стали. Джон Нотт всегда высоко ценил этот университет и особенно гордился полученной полвека спустя почетной степенью именно в университете Шеффилда. Далее Джон поступил в Кембриджский университет, где проводил исследования на тему деформации и разрушения стали под руководством А. Х. Коттрелла (позже сэр Алан, член Королевского общества с 1955 г.). По результатам проведенных работ ему была присвоена ученая степень доктора наук.
Первые исследования и начало карьеры Докторская диссертация Джона была посвящена теме «Эффекты надреза при деформации и разрушении мягкой стали». В рамках этой работы он выявил закономерности пластической текучести в образцах стали с высоким содержание азота с надрезом, полированных и подвергшихся травлению реагентом Фрая.
После защиты докторской диссертации в 1962 году Джон был приглашен на работу Тедом Смитом (член Королевского общества с 1996 года) в недавно созданное подразделение Металлургической инженерии в Центральных исследовательских лабораториях электроэнергии в Лезерхеде. Здесь Джон Нотт совместно с другими сотрудниками занимался изучением всего спектра возможных режимов разрушения, особенно механизмов перелома в мягкой стали и легированной стали, которые использовались для дисков турбин низкого давления. Однако по соображениям безопасности и соблюдения коммерческой тайны, результаты работы мало публиковались в открытой литературе, а основные достижения изложены в конфиденциальных внутренних отчетах компании.
Академическая карьера
В 1967 году Джон был назначен лектором на Кафедре металлургии в Кембриджском
университете и в 1981 году был назначен вторым по старшинству преподавателем университета после профессора - читателем. В 1967 году он начал преподавательскую и исследовательскую деятельность в новом Черчилль-колледже. С 1967 по 1990 гг. он являлся членом Голдсмитского общества, лектором и руководителем исследовательской работы в области металлургии и материаловедения в Черчилль-колледже, а с 1988 по 1990 гг. – вице-мастером.
В течение этого времени Джон приобрел высокую международную репутацию, привлек многих выдающихся исследователей и студентов в Кембридж и в Черчилль-колледж. Джон проявил себя превосходным научным руководителем: многим его ученикам были присвоены научные стипендии в Черчилле и других колледжах.
В 1990 году Джон был назначен главой Кафедры металлургии и материалов и профессором металлургии и материалов в Университете Бирмингема. Джон успешно руководил кафедрой, что подтверждено высоким показателем в английской системе оценки качества исследований RAE (Research Assessment Exercise) в 1992 году. С 1995 по 1998 гг. был деканом Инженерного факультета в университете Бирмингема.
После этого он вернулся на Кафедру металлургии и материалов, продолжив академическую и преподавательскую деятельность. В 1996 году он был избран профессором Кафедры и сохранял это звание до 2009 года. В этот период в Бирмингеме Джон внес внушительный вклад в развитие ряда престижных и национальных комитетов в Великобритании.
За свою академическую карьеру Джон руководил 72 докторантами PhD / EngD (52 в Кембридже и 20 в Бирмингеме) и опубликовал более 355 работ по аспектам поведения, разрушения и структурной целостности материалов в журналах или на конференциях.
Научная деятельность Особую значимость имела ранняя публикация его книги «Основы механики разрушения» (Fundamentals of Fracture Mechanics) в 1973 году. Книга была признана классическим вводным учебником по базовой механике разрушения, которая впоследствии была дополнена специальными разделами с примерами расчетов механики разрушения: первый был написан в соавторстве с Эллиотом, а второй – с Уити.
В 1970-х гг. в соавторстве со своими учениками Р. Ричи и Дж. Райсом (член Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе с 2017 года) Джон подготовил серию из восьми работ по аспектам вязкости разрушения и роста усталостных трещин в алюминиевых сплавах и различных типах малопрочной стали. Их статья о связи между критическим напряжением растяжения и трещиностойкостью стала классической в механике разрушения и оставалась основой моделирования разрушения скола на протяжении многих лет.
Не менее значимые результаты Джон Нотт получил при совместной работе с другим своим студентом Д. А. Карри. Серия их исследований была посвящена изучению взаимосвязи между микроструктурой и напряжением разрушения при расщеплении в ферритных сталях. В первой их совместной работе было рассмотрено, как взаимосвязь между напряжением разрушения при разрушении и вязкостью разрушения варьировалась в зависимости от размера зерна в мягких сталях, и было показано, что вязкость разрушения связана с вязкостью разрушения при разрушении микроструктурным расстоянием. Во второй из этих работ было показано, что существует общая взаимосвязь между размером зерна феррита и размером наибольшей частицы карбида в мягких сталях, просто охлаждаемых от температуры аустенизации, что объясняет причину зависимости критического размера зерна от критического напряжения разрушения скола. В третьей статье с Карри о разрушении в закаленных и отпущенных сталях было показано, что существует статистическая конкуренция между различными потенциальными ядрами трещины перед вершиной трещины. Они получили статистическую модель для оценки вязкости разрушения таких сталей с частицами сфероидального карбида, основываясь на знании распределения радиуса частиц карбида и показали, что это хорошо согласуется с экспериментальными наблюдениями.
В дальнейшем Джон Нотт активно сотрудничал с Ричардом Веком (член Королевского общества с 1975 года), директор по исследованиям тогдашней Британской исследовательской ассоциации сварщиков в Грейт-Абингтоне под Кембриджем (BWRA, ныне Институт сварки, TWI). Джон был назначен научным руководителем докторантов-сотрудников BWRA. Среди первых из них был Р. Э. Долби, начавший в 1968 г. исследования по зонам термического влияния в закаленных и отпущенных сталях, и Д. Дж. Виджери, который, начиная с 1969 года, вел исследования по ударной вязкости металлов шва. В 1973 году, по результатам совместной работы, Джон Нотт и Ричард Долби получили премию Института железа и стали им. Пфейля.
В 1980-х гг. Джон Нотт плодотворно сотрудничал с Дж. Э. Кинг (ныне баронесса Браун, член Королевского общества с 2017 года). Их исследования были посвящены влиянию длины трещины и формы трещины на вязкость разрушения в высокопрочной стали - было установлено, что полуэллиптические поверхностные дефекты приводят к увеличению вязкости разрушения примерно на 25% выше, чем через толщины трещин. Кроме того, ими были объяснены причины значительного снижения пластичности в низколегированной стали из-за хрупкости в связи с ослаблением границ раздела карбид / матрица из-за присутствия сегрегированных примесных элементов. В другом исследовании, проведенном Кинг и Ноттом, были объяснены причины значительного снижения пластичности в низколегированной стали из-за хрупкости в связи с ослаблением границ раздела карбид / матрица из-за присутствия сегрегированных примесных элементов.
В 1980-х гг. совместно К. А. Хиппсли и Б. С. Эдвардсом Джон Нотт занимался проблемами рельефного растрескивания в зонах термического влияния сварных швов в хром-молибденовых сталях для высокотемпературных применений. Серия из семи работ с Хиппсли и другими соавторами была посвящена влиянию примесных элементов на растрескивание и хрупкость сталей, в частности влиянию наличия фосфора в сталях состава 2 ¼ Cr / 1 Mo. Исследования микромеханизмов разрушения шва в С-Mn-содержащих металлах были проведены Джоном Ноттом совместно Дж. Х. Твидом. В первой из этих работ рассматривалось влияние разогрева до температур 900 °С и 1250 °С с использованием техники индукционного нагрева на микроструктуру и механические свойства. Во второй статье они изучали влияние разогрева и температуры предварительного нагрева на микроструктуру и ударную вязкость шва из С-Mn стали. Нотт и Твид установили, что на режимы разрушения (на расщепление и микропористую коалесценцию) значительное влияние оказывала неметаллическая включенность металла шва. Они разработали теорию инициирования трещин при расщеплении в металлах сварных швов из стали C-Mn, которые включали начальную пластичность в феррите с межзеренной границей, деформационное растрескивание включений, распространение трещины в ферритовую матрицу при критическом растягивающем напряжении и преимущественном хотя и не исключительном, распространении через зернограничный феррит. Было обнаружено, что различия между восприимчивостью к хрупкому разрушению в сварных и повторно нагретых материалах и разбросом результатов по хрупкой вязкости согласуются с предсказаниями модели.
Дальнейшие исследования влияния микроструктуры на разрушение при расщеплении в сталях, используемых для сосудов с ядерным давлением, были проведены Джоном Ноттом с П. Боуэном и С. Г. Друсом. Они выявили значительные различия в вязкости разрушения в зависимости от микроструктуры. Ими также было установлено, что единственным наиболее важным микроструктурным признаком, контролирующим разрушение при расщеплении в этих условиях термообработки, является распределение карбида по размерам, причем наиболее крупные карбиды в распределении являются наиболее вредными для ударной вязкости. Кроме того, авторы смогли показать, что изменение локального критического напряжения разрушения при расщеплении в зависимости от размера карбида может быть предсказано в первом приближении с помощью модифицированной теории баланса энергии Гриффитса для размеров карбида более 340 нм.
Хотя, в основном, Джона интересовали закономерности, связанные со сталями, он также провел исследование поведения других металлов при разрушении и усталости, например, для алюминия и других цветных сплавов.
Не менее значимой областью научных интересов Джон Нотта являлись исследования по теме разрушения и деформации пластиков и пен.
Конференции и тематические публикации Джон Нотт являлся участником многих конференций и автором публикаций по общей области разрушения в тематических выпусках.
Международный конгресс по разрушениям (МКР) является главным международным органом для развития международного сотрудничества между учеными и инженерами, занимающимися вопросами механики и механизмов разрушения, усталости и прочности твердых частиц. Джон Нотт являлся постоянным участником МКР, что способствовало установлению международных связей с другими учеными мира и признанию национальными научными обществами ряда различных стран.