Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.05 Упругие волны в твердых телах

 

Поликарпова Н.В., Волошинов В.Б. «Распространение и отражение объемных акустичеких волн в сильно анизотропных кристаллах» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 1. "Распространение акустических и гидродинамических волн", с. 30-32 (2006)

Основной целью работы является исследование необычных случаев распространения и отражения объемных акустических волн в акустооптическом кристалле парателлурита. Известно, что кристалл парателлурита активно используется в настоящее время в приборах для контроля оптического излучения, таких как модуляторы, дефлекторы и акустооптические фильтры. Исследованы особенности отражения акустических волн в плоскости XOY для тетрагональных кристаллов в случае скользящего падения акустической волны на свободную, плоскую и однородную поверхность, разделяющую кристалл и вакуум. Для реализации скользящего падения кристалл изготавливается в форме прямоугольной призмы. С помощью пластинки пьезоэлектрического преобразователя, присоединенного к боковой грани призмы, в кристалле возбуждается объемная акустическая волна. Из-за упругой анизотропии материала акустический пучок падает на нижнюю грань призмы, причем угол падения равен 90°, так как фронт волны ортогонален границе. Анализ доказывает, что при скользящем падении на границу раздела могут наблюдаться две отраженные акустические волны, причем энергия одной из отраженных волн может распространяться практически навстречу потоку энергии падающей волны. Таким образом, в сильно анизотропных средах при скользящем падении акустической волны на свободную границу раздела кристалл–вакуум может реализоваться явление близкого к обратному отражения энергии. При проведении исследований определялось, каким образом распределяется энергия падающей акустической волны между потоками энергии двух отраженных упругих волн. Для этого по известной методике были рассчитаны коэффициенты отражения, характеризующие энергетические потоки для обычно и необычно отраженных волн ультразвука в тетрагональных кристаллах. Расчет показал, что в парателлурите коэффициент отражения энергии для необыкновенно отраженной волны может быть близок к 100% в большом диапазоне углов среза образцов. Более того, было обнаружено, что существуют такие значения углов среза, при которых энергия падающей волны преобразуется в энергию только одной отраженной волны. По аналогии с оптикой, подобные углы среза кристалла были названы углами Брюстера. Анализ доказал, что при отражении акустических волн в кристалле также возможны ситуации, когда от границы раздела всегда распространяется только одна отраженная волна. Это происходит при значениях угла среза, превышающих критический угол. Явление аномального отражения было исследовано в кристаллических материалах, обладающих различной степенью упругой анизотропии. Оказалось, что эффект близкого к обратному отражения существует только в материалах с сильной анизотропией упругих свойств, причем интенсивность необычно отраженной акустической волны возрастает с ростом упругой анизотропии материала. При исследовании основные выводы теоретического рассмотрения были проверены экспериментально в кристаллах парателлурита. Для этого падающий и отраженные акустические пучки были визуализированы акустооптическим методом с помощью дифракции света на ультразвуке. Эксперимент доказал, что поток энергии одной из отраженных волн распространялся практически в обратном направлении по отношению к потоку энергии падающей акустической волны. Таким образом, эксперимент подтвердил основные теоретические выводы и доказал, что в кристалле парателлурита при скользящем падении акустических волн может произойти эффективное обратное отражение упругой энергии от свободной грани образца. При исследовании анализировались более общие случаи наклонного падения объемных акустических волн на свободную границу раздела кристалл-вакуум. Проведенное рассмотрение обратного акустического отражения в материалах с различной степенью упругой анизотропии позволило полнее понять общие закономерности волновых явлений в анизотропных средах и выявить ранее не известные особенности отражения волн в средах с сильной анизотропией физических свойств. Можно также предположить, что необычное обратное отражение энергии характерно не только для кристаллов, но также и для таких сред, как плазма, ионосфера, композитные материалы, и т.д. Анализ доказал, что исследованное явление может быть рекомендовано для применения в науке и технике, например, в акустоэлектронных линиях задержки с малыми размерами кристаллов или в коллинеарных перестраиваемых акустооптических фильтрах.

Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 1. "Распространение акустических и гидродинамических волн", с. 30-32 (2006) | Рубрики: 04.05 06.03

 

Захаров Д.Д. «Низкочастотные асимптотики комплексных дисперсионных кривых для волн Лэмба в слоистых упругих пластинах» Акустический журнал, 63, № 5, с. 463-473 (2017)

Предложен итерационно-асимптотический метод расчета комплексных дисперсионных кривых для изотропно-слоистых пластин. На первом этапе в явном виде выводится дисперсионное уравнение и его предельный вид в статике. Исследуются предельные переходы к совпадающим материалам или к исчезающе малым толщинам слоев. Подробно анализируется частный случай материалов с совпадающими модулями сдвига. Определяется асимптотика статических корней при большом значении модуля корня, оценивается погрешность асимптотики и предлагается итерационный метод расчета точных значений корней. Далее выводится длинноволновая асимптотика дисперсионных ветвей и доказывается, что всякая комплексная дисперсионная кривая имеет протяженный пологий участок. Асимптотика тем точнее, чем ниже частота и чем выше значение номера кривой. Точные значения волновых чисел на дисперсионной кривой также находятся с помощью итерационной процедуры. Приводятся примеры расчета дисперсионных кривых.

Акустический журнал, 63, № 5, с. 463-473 (2017) | Рубрика: 04.05

 

Адамашвили Г.Т. «Векторный солитон самоиндуцированной прозрачности обобщенной волны Лява» Акустический журнал, 63, № 5, с. 474-480 (2017)

Построена теория акустической самоиндуцированной прозрачности двухкомпонентного векторного солитона для обобщенной волны Лява. Трехслойная система содержит резонансный переходный слой с парамагнитными примесными атомами или квантовымы точками. Показано, что в этих условиях может формироваться векторный солитон обобщенной волны Лява осциллирующий на суммарной и разностной частотах в окрестности частоты несущей волны. Приводятся явные аналитические выражения для параметров нелинейной поверхностной акустической волны, которые зависят от упругих свойств соприкасающихся сред, резонансного переходного слоя и поперечной структуры волны. Численные расчеты проводятся для трехслойной системы Al2O3/ZnO/SiO2. Показано существенное различие между двухкомпонентным векторным и однокомпонентным солитонами.

Акустический журнал, 63, № 5, с. 474-480 (2017) | Рубрики: 04.05 05.10

 

Еремин А.А., Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ламмеринг Р. «Локализация неоднородностей в упругой пластине методом обращения волн» Акустический журнал, 63, № 5, с. 523-531 (2017)

Рассматриваются теоретические и практические аспекты применения метода временного обращения упругих волн для локализации источника колебаний или дефекта в приложении к задачам активного ультразвукового мониторинга тонкостенных металлических конструкций. Переизлучение в обратном направлении инвертированного по времени сигнала осуществляется с использованием компьютерной модели, разработанной на основе полуаналитического интегрального подхода. Экспериментальная проверка предлагаемого алгоритма осуществляется на алюминиевых образцах, возбуждаемых пленочными пьезоактивными элементами. Полученные результаты подтверждают возможность достоверного определения положения и размера области приложения нагрузки и локальной неоднородности, используя относительно небольшое количество точек измерения сигналов на поверхности образца.

Акустический журнал, 63, № 5, с. 523-531 (2017) | Рубрики: 04.05 12.07 14.03