| Результаты этапа: В области нелинейной акустики:
Рассчитана локальная нелинейность при вершине трещины, убывающая с увеличением области, излучающей вторую гармонику. Рассчитана объемная нелинейность твердого тела, содержащего сферические полости. Рассчитана объемная нелинейность среды, содержащей бесконечно тонкие трещины в виде круглых дисков, принимающих при раскрытии эллипсоидальную форму. В расчетах нелинейного акустического параметра использованы классические точные результаты теории трещин. Обсужден смысл измеряемых в эксперименте нелинейных параметров среды. Подчеркнут различный смысл локальной нелинейности, измеряемой в окрестности дефекта и зависящей от размеров области усреднения, и эффективной объемной нелинейности среды, содержащей множество дефектов. Рассмотрены явления, возникающие при распространении волн в узких трубках. Для нелинейных волн, описываемых обобщенным уравнением типа Вебстера, получено упрощенное нелинейное уравнение. Оно учитывает низкочастотную геометрическую дисперсию, которая приводит к несимметричному искажению профиля периодической волны, качественно похожему на искажение нелинейной волны в дифрагирующем пучке. Исследован режим туннелирования волны через сужение трубки специального вида. Обсуждены возможные приложения явления и его связь с задачами квантовой механики, обусловленная аналогией базовых уравнений типа Клейна-Гордона и Шредингера. Указано на важность изучения туннелирования нелинейных волн и широкополосных сигналов. Рассчитаны акустическое поле и поле радиационных сил в жидком слое на твердой подложке, которые формируются при распространении поверхностной волны вдоль границы раздела. Учтено влияние на характеристики полей поверхностного натяжения, затухания в объеме жидкости и вязких напряжений на границе. Найдены дисперсионные уравнения и скорости поверхностной волны. Рассчитаны радиационные силы, действующие на элемент объема жидкости при формировании стоячей поверхностной волны. Изучена структура акустических течений, возникающих под действием радиационных сил. Обсуждаются особенности радиационного воздействия акустических полей на частицы малого размера и возможности формирования упорядоченных структур. Произведен обзор точных решений уравнений гидродинамики, обобщающих решение Ландау о затопленной струе. Показано, как получить точные решения для невязких сред и учесть влияние вязкости в пограничном слое с помощью введения параболических координат. Обсуждается использование точных решений в прикладных задачах технической гидродинамики и акустики. Приводятся исторические факты, связанные с открытием класса точных решений и анализом их физического смысла.Описаны экспериментальные и теоретические исследования по формированию структурированных пленок из ансамблей микро- или наночастиц c требуемыми функциональными характеристиками. Пленки создаются при высыхании на подложке капель коллоидного раствора, подвергнутых акусто-вибрационному воздействию полем стоячей поверхностной волны. Предложен новый метод для оценки фокальных значений параметров нелинейных HIFU полей, основанный на масштабировании амплитуды источника. Предсказан и подтвержден в эксперименте эффект сверхбыстрого (в течение нескольких миллисекунд) нагревания и взрывного вскипания биологической ткани при воздействии мощным фокусированным ультразвуком в режиме развитых ударных фронтов большой амплитуды. Экспериментально и теоретически исследован эффект расщепления фокуса при облучении мощным фокусированным ультразвуком опухолей печени сквозь грудную клетку. Предложен метод, основанный на использовании двумерных рандомизированных антенных решеток, который может найти полезное практическое использование в неинвазивной хирургии органов, находящихся за костями грудной клетки. Исследованы статистические свойства N-волны большой амплитуды за случайным фазовым экраном с учетом влияния случайных фокусировок, нелинейных и дифракционных эффектов, в том числе с учетом прохождения волны через каустики. Экспериментально и численно исследовано поле спектральных компонент сфокусированного ультразвукового пучка конечной амплитуды в воде за случайным фазовым слоем; показано, что при этом фокусировка высших гармоник может быть менее подвержена искажениям, чем фокусировка волны основной частоты. Рассчитаны и измерены формы резонансных кривых в резонаторе в виде упругого слоя с закрепленной жесткой пластиной в зависимости от упругости слоя и массы пластины. Получено общее решение для амплитуд сдвиговых волн в резонаторе с N - слойной структурой, нижняя граница которой колеблется по гармоническому закону, а на верхней границе закреплена пластина конечной массы. Приведены результаты расчётов и измерений для резонатора со структурой, в которой недеформируемые металлические слои чередуются с упругими слоями резиноподобного полимера. Показано, что резонансными частотами такого резонатора можно управлять, изменяя число слоев и их толщину. Экспериментально и теоретически показано, что по виду резонансной кривой резонатора с двухслойной структурой можно определить сдвиговый модуль одного из слоёв, при условии, что упругость другого слоя известна. Рассчитаны резонансные кривые в однородном резонаторе для сдвиговых волн конечной амплитуды. Показано, что с ростом амплитуды колебаний в резонаторе значение резонансной частоты увеличивается, а форма резонансной кривой становится асимметричной. При достаточно больших амплитудах наблюдается область бистабильности. Измерения проводились с резонатором, где сдвиговые деформации составляли до 60% от толщины слоя. Измеренные зависимости резонансной частоты от амплитуды колебаний соответствовали расчетным, полученным при меньшем значении нелинейного коэффициента. Проведены исследования распределения колебательной скорости по поверхности цилиндрических ультразвуковых преобразователей методом акустической голографии. Описаны два подхода для акустической голографии: метод пространственного спектра и метод интеграла Рэлея. Спектральный метод в случае цилиндрических источников имеет специфику по сравнению со случаем квазиплоских источников: мелкомасштабные компоненты спектра, имеющие вид затухающих (нераспространяющихся) волн вблизи от источника, с удалением от источника превращаются в распространяющиеся волны. Использование таких волн смешанного типа позволяет повысить разрешающую способность голографии. Для возможности проведения голографии цилиндрических источников методом интеграла Рэлея предложена модификация, заключающаяся в наложении ограничений на область интегрирования. Найдены точные и асимптотические аналитические решения, описывающие профили распространяющихся в атмосфере интенсивных и разрывных волн. На основе точного решения исследовано влияние рефракционных неоднородностей на эволюцию разрывных волн и проведены оценки для случая атмосферной турбулентности. Получены решения для интенсивных волн с начальными профилями в виде синусоиды и одиночного ударного импульса, распространяющихся вертикально вверх в стратифицированной атмосфере. Развита теория нелинейных взаимодействий в кубично-нелинейных средах. Найдены явные спектральные представления исходно синусоидального сигнала в кубично-нелинейной среде до образования разрыва и на предельно больших расстояниях, а также проведен последовательный вывод уравнений и получен ряд решений для интенсивных сдвиговых волн в среде с переменными модулями упругости. Для активно используемой эмпирической оценки (в виде эквивалентного времени теплового воздействия или термодозы) найдено теоретическое обоснование и получены аналитические выражения для термодозы на основе кинетики и термодинамики биохимических реакций .
В области обратных задач рассеяния, дифракции и акустической томографии:
Проанализирована взаимосвязь между различными функциональными алгоритмами решения обратной задачи рассеяния. Проиллюстрирована возможность однозначного восстановления рефракционно-поглощающих рассеивателей модифицированным алгоритмом Роуза, включающим в себя уравнение Сохоцкого. Представлены результаты численного моделирования алгоритма Новикова-Гриневича-Манакова, эффективного для восстановления двумерных акустических рефракционно-поглощающих рассеивателей практически произвольной формы и силы. Алгоритм строго учитывает эффекты многократного рассеяния. Он перспективен для прикладных задач томографического типа и обладает достаточно высокой помехоустойчивостью. Предложен и апробирован численным моделированием метод восстановления картины распределения полного вектора скорости кровотока. Экспериментальные данные измеряются с помощью схемы томографирования нелинейного параметра второго порядка, использующей широкополосные кодированные сигналы при малом количестве преобразователей. Для обработки данных используется селективная согласованная фильтрация в сочетании с пространственной корреляцией фрагментов спекл-структуры, возникающей при восстановлении пространственного распределения нелинейного параметра. Показано, что при использовании нелинейных эффектов чисто третьего порядка в томографических устройствах основная проблема заключается в присутствии мешающего сигнала, который появляется в результате двух последовательных актов взаимодействия второго порядка. В схемах, основанных на коллинеарном взаимодействии, этот мешающий сигнал значительно преобладает над полезным сигналом чисто третьего порядка. Поэтому использование нелинейных эффектов чисто третьего порядка в диагностических целях возможно только в схемах томографии, построенных именно на неколлинеарном взаимодействии волн. В представлении акустического поля в виде “вертикальные моды - горизонтальные лучи” рассмотрена задача томографического восстановления параметров океанической акватории на основе измерений горизонтальной рефракции лучей, соответствующих отдельным модам. Предлагаемая схема обладает важной отличительной особенностью по сравнению с традиционными подходами в томографии – она слабочувствительна к неизвестному смещению приемно-передающих антенн в горизонтальной плоскости на расстояния вплоть до нескольких сотен метров. Выполнено численное моделирование томографического восстановления комбинированной скалярно-векторной неоднородности. Кроме того, разработана схема томографического восстановления скалярно-векторной неоднородности (содержащей и течение, и возмущение скорости звука) в океане, где в качестве исходных данных используются времена распространения мод и разности углов проходов модовых импульсов. Рассмотрена акустическая система, слабо рассеивающая падающее поле и содержащая внутри себя область акустической тени, где поле сильно ослаблено. Показано, что помещенный в эту область предмет становится “невидимым”. Для создания системы “используются” дважды отрицательные материалы. На основе спектрального уравнения построен численный алгоритм решения задачи дифракции на двух полосах. Предложен общий способ вывода модифицированных формул Смышляева для задач дифракции на конусах полигонального сечения. Построены аналоги формул Планшереля и свертки для преобразования Бесселя-Ватсона. Для задачи дифракции на апертурной линии со сложным периодом построена формула расщепления и спектральное уравнение. Исследованы асимптотические свойства спектрального уравнения.
В области акустических взаимодействий в твердых телах:
Методом нелинейной резонансной спектроскопии проведены исследования влияния медленной динамики на нелинейные упругие свойства в стержнях из горных пород (СГП) и в контрольных металлических стержнях (МС). Возбуждение колебаний в стержнях проводилось с помощью пьезоэлектрических преобразователей. Амплитуда колебаний основной моды и ее гармоник измерялась с помощью лазерного виброметра. Было обнаружено уменьшение основной частоты в СГП при увеличении амплитуды возбуждения с 0,2 вольт до 80 вольт примерно на 12 %. При последующем уменьшении амплитуды возбуждения с 80 вольт до 0,2 вольт наблюдалось медленное (в течение десятка минут) увеличение частоты до ее первоначального значения. При этом как при увеличении амплитуды возбуждения, так и при ее уменьшении наблюдалась значительная нестабильность амплитуд высших гармоник, иногда доходящая до 20 дБ при постоянной амплитуды основной частоты. Наблюдаемые явления, на наш взгляд, связаны с медленной релаксацией дефектной структуры в образцах. Проведение аналогичных измерений в МС позволило получить дополнительную информацию о физических механизмах медленной динамики. Экспериментально исследовано поведения как линейных, так и нелинейных упругих свойств полиакриламида в процессе его полимеризации. Полимеризация проходит в несколько этапов: инициирование - зарождение активных центров полимеризации, рост цепи - процесс последовательного присоединения молекул мономеров к активным центрам, сшивание цепей – присоединение двойных мономеров к цепям. В процессе полимеризации, который длился примерно 80 минут, из жидкого раствора исходного материала образуется гель, внутренняя структура которого отличается от исходного материала. Было обнаружено некоторое увеличение скорости продольной акустической волны в начале полимеризации, очевидно, связанное с наличием пузырьков воздуха в исходном растворе, а затем монотонное уменьшения скорости во времени примерно на 1 процент от начальной величины. Изменения поглощения и нелинейного акустического параметра немонотонны и имеют особенности, которые для этих величин по времени совпадают и, вероятно, связаны с изменением внутренней структуры исходного материала при его полимеризации. Аномальное поведение этих величин наблюдается в промежутке времени между 15-60 минутами процесса полимеризации. Необходимо отметить, что наиболее чувствительным к процессам, происходящим при полимеризации, оказался нелинейный акустический параметр, изменения которого превышали 15 процентов. Исследованы особенности распространения упругих волн в одномерной модели дискретно-неоднородной неконсолидированной среды. Для моделирования использовалась линейная цепочка из 80 не связанных между собой стальных шаров диаметром 6.5 мм. Дан обзор нелинейных эффектов, возможных в структурах подобного типа. Описана экспериментальная установка. Приведены результаты исследований дисперсии упругих волн в системе, а также зависимости скорости упругих волн от их амплитуды при увеличении силы поджатия. Полученные результаты анализируются с использованием теории Герца для контактных взаимодействий. Проведены экспериментальные исследования перехода «жидкость - твердое тело», выполненные фотоакустическим методом при гармоническом возбуждении. В качестве образца использовался многокомпонентный материал на основе парафинов. Экспериментально исследована температурная зависимость продольной и поперечной составляющих амплитуды термоупругого отклика в исследуемом материале в области перехода «жидкость - твердое тело». Обнаруженные аномалии температурной зависимости этих величин (продольная составляющая уменьшается примерно в два раза, а поперечная – в шесть) связываются с плавлением парафинов. Проведено обсуждение полученных результатов. Проведены экспериментальные исследования упругих свойств сосновой канифоли в области перехода твердое тело - жидкость в интервале температур (300 - 360) градусов Кельвина. В исследуемых образцах канифоли температура размягчения составляет около 330 градусов Кельвина. Измерения скорости и затухания звука проводились ультразвуковым импульсным методом. Для исследования использовались продольные сдвиговые волны. В обоих случаях наблюдался гистерезис, характеристики которого зависели от скорости изменения температуры. При остывании обратный переход жидкость - твердое тело начинался при температурах, на (5-10) градусов меньших, чем при переходе твердое тело - жидкость. Измерение скорости упругих волн позволило рассчитать продольный и сдвиговый модули упругости в канифоли в интервале температур (300 - 360) градусов Кельвина. В этом же интервале температур исследовано поглощение упругих волн. Предсказан новый физический эффект возникновения волноводной локализации за счет анизотропии в плавно неоднородной среде в условиях, которые ранее считались антиволноводными.
В области гидро- и аэроакустики: На основе теории волн в дискретных структурах начато исследование дисперсионных характеристик многомодовых интерференционных систем в неоднородных волноводах, которые могут применяться как широкополосные глушители шума в каналах (например, в системах кондиционирования воздуха в авиационной технике). Проанализировано поведение полос пропускания и непропускания волн в указанных структурах, что может быть использовано в дальнейшем для оптимизации их параметров в задачах снижения шума. Исследованы акустические свойства ряда концертных органных залов, причем выявлена устойчивая тенденция к увеличению оптимального времени реверберации в органных залах в последние десятилетия. Отмечено несоответствие ряда концертных залов в России оптимальным условиям звучания органа. Прослежены тенденции изменения пространственной схемы органа в разные стилистические периоды, рассмотрено влияние указанных изменений на акустические характеристики органа. Проведен анализ влияния параметров органа, определяемых при разработке пространственной схемы инструмента, на его звучание в условиях данного помещения. Проведено исследование воздействия поля шумов железнодорожного транспорта на акустическое загрязнение территории жилой застройки на низких звуковых частотах при различном расположении приемной системы, шумового источника и акустического экрана. Показана зависимость эффективности акустического экрана от его высоты и от условий формирования поля шумов железнодорожного транспорта. Рассмотрены и обоснованы требования к заданию погрешностей амплитудно-частотных и разностно-фазовых характеристик для обеспечения оптимального режима работы приемных систем на базе векторного приемника, как при аддитивной, так и мультипликативной (измерение потоков акустической энергии, в частности) обработке сигналов. Показано, что требуемые при градуировке векторных приемников точностные характеристики в значительной мере определяются алгоритмами обработки данных. Рассмотрены некоторые подходы к настройке сквозных трактов линейных антенных решеток на базе комбинированных приемников, позволяющие получать метрологически обеспеченные данные по параметрам акустических полей в натурных условиях.
|
| Результаты этапа: В области нелинейной акустики:
Теоретически рассмотрено поведение систем со связями, в которых массы движутся только вдоль направляющих; показано, что в них могут существовать сильно нелинейные колебания. Форма колебаний одиночной массы описывается эллиптическими функциями Якоби; найден спектр этих колебаний. Выведены уравнения сильно нелинейных колебаний цепочки связанных масс. В континуальном пределе получено новое уравнение в частных производных. Предложено преобразование переменных, приводящее к линеаризации этого уравнения. Реализована процедура факторизации, понижающая порядок уравнения в частных производных со 2-го до 1-го. Найдены точные решения уравнения 1-го порядка, описывающие медленную эволюцию профиля смещений. Получено уравнение для поля сильно нелинейных деформаций, точное решение которого описывает периодическое движение во времени и пространстве. Предложена и экспериментально реализована схема сильно нелинейной механической системы в виде цепочки связанных дисков, совершающих крутильные колебания. Современными методами группового анализа проведено рассмотрение эволюционных интегро-дифференциальных уравнеиий, описывающих нелинейные волны. Получены упрощенные уравнения и точные решения. Проведено рассмотрение необратимых процессов, происходящих при распространении акустической волны, с использованием представления в виде петель в пространстве термодинамических параметров. Для вязкой теплопроводящей среды для квазигармоничесих и пилообразных волн сконструированы петли и сформулированы описывающие их уравнения. Произведено сравнение линейного и нелинейного поглощения. Для релаксирующих сред процессы являются частотно-зависимыми. Петли уширяются или сужаются, а также изгибаются. В гистерезисных средах возникают остаточные напряжения и деформации, для описания которых используется обобщение петли Рэлея, принимающее во внимание частотно-зависимые наследственные свойства. Выведены новые уравнения, описывающие динамическое поведение этих процессов. Проведен анализ нелинейных колебаний и волн в простой модели зернистой среды, содержащей включения – слои жидкости и газовые поры. Показано, что в такой среде скорость распространения одной из волноводных мод мала, а потому велика нелинейность и эффекты взаимодействия выражены сильнее обычного.
Развит метод нахождения точных решений неоднородного уравнения Бюргерса на основе преобразования Дарбу. Показано, что однократное преобразование Дарбу, примененное к однородному уравнению Бюргерса, переводит его в неоднородное уравнение, которое описывает распространение акустической волны навстречу околозвуковому потоку в сопле Лаваля. С использованием теоремы Крама выписана формула, позволяющая находить точные решения неоднородного уравнения Бюргерса на основе решений однородного уравнения теплопроводности. Отмечено, что найденный алгоритм многократного преобразования Дарбу фактически позволяет дискретно уменьшать коэффициент вязкости среды. Исследованы сдвиговые волны конечной амплитуды в одномерном резонаторе в виде слоя резиноподобной среды с жёсткой пластиной конечной массы на верхней поверхности слоя. Показано, что с ростом амплитуды колебаний в резонаторе значение резонансной частоты увеличивается, а форма резонансной кривой становится асимметричной. При достаточно больших амплитудах наблюдается область бистабильности. Исследованы стоячие сдвиговые волны в резонаторе с неоднородной резиноподобной средой. Методом конечных элементов рассчитаны резонансные линии при наличии неоднородностей в виде полостей. Показано, что положение резонансной частоты определяется как размером, так и положением полостей в резонаторе, что позволяет решить задачу об их обнаружению по виду резонансных кривых. На основе численного решения уравнения Хохлова-Заболотской-Кузнецова исследованы акустические поля мощных ультразвуковых излучателей с гауссовской пространственной аподизацией и начальным возбуждением в виде периодической волны или одиночного импульса. Показано, что в периодических полях насыщение давления связано, в основном, с эффектом нелинейного поглощения на ударном фронте, а в импульсных – с эффектом нелинейной рефракции. Применительно к теории геометрической акустики развит асимптотический метод растянутых характеристик, позволяющий для среды с произвольной достаточно слабой неоднородности построить лучевую картину. Благодаря корректному учету поперечного смещения луча метод позволяет избежать фокальной сингулярности невозмущенного решения. Предложены уравнение для описания интенсивных акустических волновых пучков в стратифицированной атмосфере и модельное уравнение для поля на оси такого пучка, а также рассмотрены подходы к их решению. Исследовано влияние изменения температуры атмосферы с высотой на распространение интенсивных акустических волн в стратифицированной атмосфере. Выявлен эффект «замораживания» профиля, когда из-за скачка температуры атмосферы наблюдается значительное замедление темпов эволюции волны. Проанализирована эволюция интенсивных акустических сигналов в рамках обобщенного уравнения Бюргерса с переменным коэффициентом эффективной вязкости, описывающего волны в неоднородных средах с диссипацией. Построены аналитические выражения для профилей исходных синусоидального сигнала и N-волны. Уточнено понятие ударного фронта и его параметров в профиле акустической волны с точки зрения нелинейного искажения профиля. Рассчитаны профили сдвиговых упругих волн с произвольной начальной поляризацией в кубично-нелинейной среде. Проведен эксперимент и теоретический анализ влияния предварительного озвучивания на процессы самоорганизации в высыхающей капле биожидкости или коллоидного раствора наночастиц. Показано, что предварительное ультразвуковое озвучивание указанных растворов меняет как динамику последующего испарения (высыхания) капли озвученного раствора, так и морфологию остаточного следа высохшей капли, что расширяет возможности современных методов медицинской диагностики и нанотехнологий. Рассмотрены актуальные проблемы, связанные с воздействием низкочастотного воздушного ультразвука (ультразвукового шума) на человека и нормированием такого воздействия; в число рассмотренных проблем включены соответствующие ситуации с имеющимся шумовым фоном этого диапазона на космических аппаратах и станциях при долговременном нахождении на них космонавтов и астронавтов. Обсуждается и обосновывается существование неодномерных бездисперсионных и дисперсионных решений «классического» линейного волнового уравнения.
В области обратных задач рассеяния, дифракции и акустической томографии:
Получены первые изображения объектов, сигналы от которых сняты в реальных экспериментах на основе разрабатываемого прототипа ультразвукового медицинского томографа. Рассмотрена прямая задача рассеяния для двумерных и трехмерных рефракционно-поглощающих рассеивателей различной формы и силы. Обращено внимание на выбор параметров дискретизации задачи, принципиально важных для обеспечения адекватности численного моделирования. Использованы приемы ограничения носителя функции Грина и введения полосы отчуждения. Проиллюстрированы основные закономерности, связанные с эффектами перерассеяния звуковых волн. Рассмотрены акустические дважды отрицательные среды - аналог левых сред в электродинамике. Показано, что отсутствие дисперсии приводит к нарушению принципа причинности. В то же время, сильного поглощения и нарушения принципа причинности не происходит в диспергирующей среде с резонансным откликом. Проведены эксперименты по измерению затухания и эффективного акустического нелинейного параметра второго порядка для взвеси какао-порошка в воде при различных концентрациях взвеси. Показана возможность использования данной взвеси в качестве технического заменителя ультразвуковых контрастных агентов при техническом тестировании систем нелинейной томографии кровотока, но не в медицинских исследованиях. Предложена схема акустической томографии комбинированной скалярно-векторной неоднородности в океане, слабочувствительная к неизвестному смещению вертикальных антенн в горизонтальной плоскости. Показано, что восстановление океанических течений возможно томографическими методами в простой лучепролетной схеме без дополнительного учета смещений антенн. Для восстановления же рефракционной компоненты неоднородности необходимо использовать дополнительную информацию, например, в виде возмущений относительных углов горизонтальной рефракции модовых импульсов. Предложен метод измерения подобной угловой информации с помощью вертикальных антенн, оснащенных приемниками градиентного типа с компасами. Предложен метод вывода модифицированных формул Смышляева для задач дифракции звуковых волн на конических препятствиях. Процедура основана на интегральном преобразовании, представляющем собой модифицированное преобразование Конторовича-Лебедева. Базисные функции такого преобразования не являются ортогональными, но для преобразования остаются справедливыми формула Планшереля и теорема о свертке. Построен численный алгоритм решения задачи о дифракции на полосе методом спектрального уравнения. Проанализированы точность и скорость сходимости метода. Показано, что в волноводе со стенками типа Дирихле и Т-образном ответвлении могут существовать локализованные моды. Построена асимптотика собственных значений, соответствующих этим модам.
В области акустических взаимодействий в твердых телах:
Проведены теоретические и экспериментальные исследования особенностей распространения упругих волн конечной амплитуды в модели одномерной гранулированной неконсолидированной среды. Для моделирования использовалась линейная цепочка из 80 стальных шаров диаметром 6.5 мм, предварительно нагруженная внешней статической силой. Проведен анализ упругих свойств модели, получены теоретические зависимости коэффициентов упругости 2-го, 3-го, 4-го порядков от величины силы. Разработана экспериментальная установка и методика измерений. Проведены экспериментальные исследования нелинейных эффектов при распространении акустических волн в цепочке: генерации высших гармоник и образования волн комбинационных частот. Также обнаружен структурный фазовый переход от одномерной к двумерной структуре при изменении величины силы внешнего поджатия шаров. Полученные результаты анализируются на основе теории Герца для контактных взаимодействий. Результаты экспериментов находятся в хорошем согласии с результатами теоретического анализа.
Экспериментально по измерению скоростей упругих волн определены упругие константы второго и третьего порядков в сплаве B95 и композите В95/наноалмазы. Образцы композита В95/наноалмазы были приготовлены путем добавления при температуре 7000 C в расплав исходного материала В95 порошка из наночастиц синтетического алмаза. Полученные образцы протестированы с использованием рентгеноструктурного анализа, раман-натовской спектроскопии, металлографического анализа. Проведено сравнение и обсуждение физических свойств сплава В95 и композита В95/ наноалмазы. Проведено экспериментальное исследование нелинейных упругих свойств поликристаллического сплава Гейслера Ni2,16Mn0,79GaFe0,05 в области мартенситного перехода. Исследования выполнены фотоакустическим методом при гармоническом возбуждении. Экспериментально исследована температурная зависимость продольной составляющей амплитуды термоупругого отклика в интервале температур 150-300 К. Обнаруженные аномалии связываются со структурным фазовым переходом сплавов Гейслера из мартенситной в аустенитную фазу. Разработана методика для возбуждения и регистрации упругих изгибных клиновых волн в металлических образцах. Для возбуждения и приема клиновых волн использовались пьезопреобразователи из пьезокерамики и ниобата лития. Измерены скорости клиновых волн в диапазоне частот от 0,25 до 3 МГц. Дисперсии скорости в указанном диапазоне частот в пределах ошибок эксперимента не обнаружено. В образце с остаточными сдвиговыми деформациями при превышении определенного уровня амплитуды клиновых волн наблюдалось линейное по амплитуде уменьшение скорости волн на 0,3 процента. В клине с углом раскрытия 32 градуса осуществлен многомодовый режим возбуждения. С помощью виброметра было визуализировано распространение клиновых волн в 32 градусном и в 60 градусном клиньях. Проведено экспериментальное наблюдение нелинейного отражения поверхностных акустических волн при падении их на границу жидкость-твердое тело. Наблюдалось отражение высших гармоник и комбинационных частот. По экспериментальным результатам рассчитаны нелинейные параметры для различных жидкостей. Получены точные аналитические решения для акустических резонансов пирамиды с взаимно ортогональными боковыми гранями. Построены точные аналитические решения для антисимметричных акустических резонансных мод октаэдра, образованного путем сложения по плоскостям оснований двух одинаковых пирамид указанной формы. Развита процедура локальной эллипсоидной аппроксимации поверхности акустической медленности и на ее основе построены аналитические решения для пучков акустических волн в кристаллах. Получено точное аналитическое решение для волноводных изгибных мод, локализованных в тонкой пластине с переменным профилем и минимумом толщины, и разработан численный алгоритм решения этой задачи.
В области гидро- и аэроакустики:
Продолжено исследование воздействия поля шумов железнодорожного транспорта на акустическое загрязнение территории жилой застройки на низких звуковых частотах при различном расположении приемной системы, шумового источника и акустического экрана. Проведены модельные расчеты исследования эффективности акустических экранов на низких звуковых частотах. Показано, что на низких звуковых частотах на пространственном распределении звукового поля наблюдаются интерференционные эффекты. Изменение эффективности акустического экрана при увеличении расстояния от точки приема до акустического экрана также имеет осциллирующий характер. Эффективность акустического экрана уменьшается при увеличении расстояния от точки приема до акустического экрана и возрастает при увеличении частоты излучаемого сигнала. Проводилась обработка экспериментальных данных от импульсных источников взрывного типа с целью выяснения особенности регистрации импульсных низкочастотных сигналов в воздухе приемными системами на базе векторных приемников. В качестве источников сигналов использовались выстрелы из наземных артиллерийских орудий, а также разрывы снарядов. Рассмотрены возможности восстановления гидрологических характеристик придонной фронтальной зоны методами лучевой акустической томографии океана. Подытожен опыт эксплуатации ближнемагистрального самолета Ту-134 в петербургском аэропорту «Пулково» с учетом шумовых характеристик самолета. Исследованы особенности некоторых типов органов в связи с акустикой помещений. В историческом аспекте проведен анализ влияния параметров органа, определяемых при разработке пространственной схемы инструмента, на его звучание.
|
