В настоящее время общепринято считать, что свойства конструкционных материалов определяются их химическим составом и структурой, которая сформирована технологическими обработками. О физико-химической природе взаимосвязи состава, структуры и свойств металлов и сплавов, о структурных механизмах и факторах, влияющих на свойства материалов, существуют обширные экспериментальные данные. Однако попытки выразить взаимосвязь параметров структуры и механических характеристик материалов в аналитической форме оставляют желать лучшего. В частности, Орован предложил выражать предел текучести материалов в виде суммы вкладов от отдельных микромеханизмов упрочнения [1] в виде:
где: σ0 — напряжение трения кристаллической решетки; Δσт. р — вклад в сопротивление деформированию за счет твердорастворного упрочнения; Δσд — вклад в сопротивление деформированию за счет дислокационного (деформационного) упрочнения; Δσз — вклад в сопротивление деформированию за счет барьерного эффекта границ; Δσс — вклад в сопротивление деформированию за счет субструктурного упрочнения; взаимодействия подвижных дислокаций с другими элементами исходной структуры материалов, в результате которых их плотность возрастает. Ранее нами в работе [2] было высказано предположение о том, что упругая энергия кристаллических материалов при нагружении запасается в виде энергии динамических дислокаций, которая обратимо связана с остаточной плотностью дислокаций после снятия нагрузки. Прямыми экспериментами по нагружению и разгрузке микрообразцов из монокристаллов молибдена в колонне высоковольтного электронного микроскопа это предположение получило подтверждение [3]. Следует отметить, что формула (1) не учитывает объем материала, в котором действует определенный механизм, а некоторые из них проявляются в очень ограниченных объемах. Очевидно, что большинство современных материалов с точки зрения своего строения неоднородны, т. е. композиционны, и вклад в их характеристики прочности зависит не только от прочности отдельных компонентов, но и от их объемных долей в сплаве. Действительно прочность композиционных материалов с армирующей фазой в виде волокон описывается формулой: