Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.16 Волны в многофазных, пористых, резиноподобных средах, полимерах

 

Улитко И.А., Борисейко А.В. «Гармонические волны сдвига в равномерно вращающемся пьезокерамическом слое с продольной поляризацией» КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 230-235 (2007)

Изучаются связанные электроупругие колебания сдвигового типа в пьезокерамическом слое, который находится в свободном вращательном движении вокруг оси, перпендикулярной к его электродированным граням. Дисперсионные решения для перемещений и напряжений подчинены законам кориолисовой дисперсии упругих волн, что приводит к эллиптической плоской поляризации колебаний. Получены асимптотические формулы для перемещений и напряжений при малых угловых скоростях вращения слоя, типичных для датчиков угловой скорости, даны формулы для расчета частот колебаний в зависимости от величины угловой скорости.

КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 230-235 (2007) | Рубрики: 04.11 04.16

 

Голуб М.В., Шпак А.Н. «Вейвлет-преобразование для изучения механизмов возбуждения волн Лэмба отслоившимися актуаторами» КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 95-100 (2013)

Пьезоактуаторы используются во многих системах мониторинга структур. Отказ некоторого числа актуаторов может привезти к серьезным сбоям в работе, поэтому мониторинг самих актуаторов представляется важной задачей. Могут возникать частичные отслоения или сколы, при которых актуатор генерирует и регистрирует сигналы, но такие измерения могут давать недостоверные результаты. Для исследования динамики отслоившихся актуаторов, а также для определения методов обнаружения таких отслоений проведен эксперимент. В случае значительного отслоения обнаружены новые эффекты. С помощью вейвлет-анализа установлено, что скорости перемещений и несущие частоты зависят от формы отслоения, а размер отслоения влияет на амплитуды возбуждаемых сигналов

КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 95-100 (2013) | Рубрики: 04.11 04.16

 

Фильштинский Л.А., Ковалев Ю.Д. «Изгибные колебания слоя с туннельными отверстиями при скользящей заделке его торцов» КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 265-270 (2003)

В различных областях машиностроения используются массивные конструкции, которые работают в условиях динамического нагружения. С целью исследования динамической напряженности таких тел рассматривается модельная задача об изгибных колебаниях изотропного слоя, ослабленного сквозными отверстиями. Соответствующая краевая задача сводится к системе сингулярных интегро-дифференциальных уравнений второго рода. Результатом численного анализа построенного алгоритма являются амплитудно-частотные характеристики, устанавливающие зависимость амплитуд соответствующих "характеристических” напряжений на контуре отверстия от частоты возбуждения. Эти АЧХ построены для различных геометрических и механических параметров системы. Анализ построенных АЧХ позволяет определить достаточно узкие интервалы, которым принадлежат собственные частоты исследуемой системы.

КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 265-270 (2003) | Рубрика: 04.16

 

Олiйник В.Н. «Особенности распространения звука в концентрированных эмульсиях» КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 192-197 (2007)

КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 192-197 (2007) | Рубрика: 04.16

 

Безымянный Ю.Г., Высоцкий А.Н., Истомина Т.И., Колесников А.Н. «Исследование корреляции скорости распространения упругой волны с параметрами композита на основе металлических порошков с алмазными включениями» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 79-82 (2009)

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 79-82 (2009) | Рубрика: 04.16

 

Безымянный Ю.Г., Епифанцева Т.А., Козирацкий Е.А. «Исследование корреляции скорости распространения упругой волны с параметрами композита на основе медного порошка с вольфрамовыми включениями» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 83-88 (2009)

Экспериментально исследована корреляция скорости распространения упругой волны со структурными особенностями неспеченных порошковых прессовок на основе медной матрицы с вольфрамовыми включениями. Установлены зависимости скорости распространения упругой волны от размеров частиц порошковых компонентов и объемной доли вольфрама в смеси. По экспериментальным значениям скорости распространения продольной упругой волны в исследуемых образцах проведена оценка значений модуля упругости материалов и его сопоставление с модельными представлениями. Полученные результаты позволяют рекомендовать данный метод контроля для отработки структуры и свойств гетерогенных прессовок из порошковых материалов на основе пластичной матрицы и твердых включений.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 83-88 (2009) | Рубрика: 04.16

 

Ватульян А.О., Аникина Т.А., Шевцова М.С. «Об идентификации распределенных и локализованных неоднородностей в упругих и вязкоупругих телах» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 115-121 (2009)

The problem of mechanical properties identification in isotropic inhomogeneous viscoelastic materials based on acoustic sensing and recording of the boundary displacement fields amplitude-frequency characteristics is discussed. The goal is reduced to the solution of coefficient inverse problems for differential operators. Outlines an approach based on the linearization method, applied to the problem of non-homogeneous shear characteristics identification in the torsion vibrations case, the results of computational experiments in bending and torsion rods vibrations are represented.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 115-121 (2009) | Рубрика: 04.16

 

Лейко А.Г., Плескач М.Г. «О коэффициенте прохождения энергии пьезокерамического излучателя через цилиндрический слой» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 242-245 (2009)

The subject of studies is an acoustic field of a cylindrical piezoceramic transducer in the presence of an impedance matching layer. This research is purposed to determine the influence such a layer has on the transducer’s sound emitting ability, taking into account the transducer’s finite mechanical impedance. A number of analytic expressions are obtained, determining the sound field’s properties depending on the transducer’s wavelength size. A computer modelling allowed making a few conclusions about the layer’s influence on the sound pressure magnitudes. The results can be utilized in transducer development, helping to calculate the operational characteristics of similar type devices.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 242-245 (2009) | Рубрика: 04.16

 

Димитриева Н.Ф., Загуменный Я.В., Чашечкин Ю.Д. «Расчет и визуализация волновых процессов в неоднородных средах» КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 101-107 (2013)

Stratified flow around a horizontal plate is analyzed numerically based on the fundamental equations set. The stratified flow on a motionless plate is characterized by a complicated multilevel structure of circulation cells. Start of plate movement leads to formation of advanced disturbances, attached internal waves and vortex wake, which are separated by high-gradient quasi-stationary interfaces. Comparison of calculated patterns and Schlieren images of the stratified flow around a uniformly moving horizontal plate shows good agreement of the numerical and laboratory data.

КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 101-107 (2013) | Рубрики: 04.16 12.05

 

Левченко В.В. «Спектр объемных волн сдвига в регулярно-слоистом пространстве» КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 135-139 (2015)

Проблеме распространения волн различной физической природы в периодических структурах посвящено большое количество работ. Основными направлениями этих исследований являлось изучение структуры зон пропускания и условий существования объёмных и поверхностных волн. Исследование дисперсионных свойств и характера колебаний объемных волн в настоящее время является недостаточно изученным. Частично дисперсионные свойства и колебания объемных волн исследовались ранее (Шульга Н. А., Левченко В. В., Подлипенец А. Н. Формы колебаний на границах зон пропускания объемных волн сдвига. // Прикл. мех. 1984. т. 20, № 11. С. 84-93). В этой работе были получены дисперсионные соотношения и изучены формы колебаний упругих волн для минимального значения периода повторения поля, которое совпадало с периодом структуры. Проблема исследования спектра объёмных волн в общем случае является открытой. Как известно периодическая среда обладает свойством трансляционной симметрии, что позволяет повторение поля с произвольным значением периода структуры. Поэтому в настоящей работе выведены дисперсионные уравнения, для объемных волн сдвига с произвольным периодом повторения, а также исследован их спектр и формы колебаний. Предложен метод вывода дисперсионных соотношений для объемных волн сдвига в регулярно слоистых средах, что позволяет исследовать свойства волн при повторении поля с произвольным значением периода структуры. Исследована взаимосвязь спектров дисперсионных кривых в конечных и бесконечных структурах. Проведен анализ форм колебаний объёмных волн сдвига.

КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 135-139 (2015) | Рубрика: 04.16

 

Роменский Е.И., Садыков А.Д. «О моделировании эффекта трансформации частот упругих волн» Сибирский журнал индустриальной математики, 13, № 3, с. 117-125 (2010)

Приведена континуальная модель упругой среды с полем распределенных дефектов, с использованием которой исследуется эффект трансформации частот упругих волн. На примере численного анализа одномерных волн, возникающих при гармоническом воздействии на слой среды с дефектами, показана возможность описания трансформации частот в рамках предложенной модели.

Сибирский журнал индустриальной математики, 13, № 3, с. 117-125 (2010) | Рубрика: 04.16

 

Чиркунов Ю.А. «Установившиеся колебания в непрерывно-неоднородной среде, описываемые уравнением Овсянникова» Сибирский журнал индустриальной математики, 13, № 4, с. 131-140 (2010)

Для уравнения Овсянникова, обладающего максимальной симметрией и описывающего установившиеся колебания в непрерывно-неоднородной среде, методами группового анализа получены точные решения краевых задач для некоторых областей (обобщенные формулы Пуассона), которые, в частности, могут служить в качестве тестовых решений при расчетах установившихся колебаний в непрерывно-неоднородных средах. Найдены операторы, действующие на множестве решений внутри однопараметрического семейства этих уравнений.

Сибирский журнал индустриальной математики, 13, № 4, с. 131-140 (2010) | Рубрика: 04.16

 

Рагозина В.Е., Иванова Ю.Е. «Лучевые аппроксимации для ударных волн упругой деформации осесимметричного типа в цилиндрическом слое» Сибирский журнал индустриальной математики, 18, № 2, с. 111-123 (2015)

На примере осесимметричной задачи интенсивного деформирования цилиндрического нелинейно-упругого слоя под действием нагрузки на внешней его границе показана эффективность варианта лучевого метода, непосредственно разработанного для волн сильных разрывов (ударных волн). Рассматривается несколько первоначальных стадий волнового процесса, а именно, движение созданных ударных волн к внутренней границе слоя, отражение более быстрой волны от внутренней границы, взаимодействие медленной ударной волны и отраженной ударной волны с образованием новой волновой картины. Для каждой из стадий деформирования решение строится с помощью модифицированного метода лучевых рядов.

Сибирский журнал индустриальной математики, 18, № 2, с. 111-123 (2015) | Рубрики: 04.16 08.10

 

Шульц Р., Дитль П. «Местная скорость диссипации энергии в перемешиваемом резервуаре. Сравнение методов расчета» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 27-39 (2018)

Существуют две основных группы методов расчета местной скорости диссипации энер¬гии турбулентности ε, а именно (1) методы, основанные на градиенте скорости, и (2) аппроксимации функции спектра энергии. Оба эти метода применены для расчета величины ε по данным, полученным в измерениях, после их соответствующей калибровки. Эксперименты выполнены в области под импеллером, где предполагалось наличие локальной изотропной турбулентности, что является основным допущением во всех методах расчета ε. Полученные результаты отличаются друг от друга. Сравнение результатов, полученных рассмотренными в работе методами, выполнено в рамках экспериментальной программы, в ходе которой получены данные в относительно больших резервуарах, внутренним диаметром 0.3 и 0.4 м, для двух значений вязкости жидкости в условиях полностью развитой турбулентности (Re>50000).

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 27-39 (2018) | Рубрика: 04.16

 

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Акустические волны в жидкости с твердыми частицами и пузырьками газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 77-83 (2018)

Представлена математическая модель, определяющая распространение акустических волн в смеси жидкости с пузырьками газа и твердыми частицами. Записана система дифференциальных уравнений, получено дисперсионное соотношение. Найдены и проиллюстрированы низкочастотные и высокочастотные асимптотики фазовой скорости в рассматриваемой смеси. Указано влияние твердых частиц и пузырьков газа на дисперсию и диссипацию акустических волн. Для смеси жидкости с твердыми частицами представлено сравнение скорости звука с известными экспериментальными данными.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 77-83 (2018) | Рубрика: 04.16

 

Колупаев Б.Б., Колупаев Б.С., Левчук В.В., Максимцев Ю.Р., Сидлецкий В.А. «Структурная сжимаемость металонанодисперсних полимерных систем» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 3, с. 21-26 (2015)

Приведены результаты исследований структурной сжимаемости металлонанодисперсных систем, полученных на основе поливинилхлорида (ПВХ), в мегагерцовом диапазоне частот при 293≤Т≤353 К. Показано, что она неразрывно связана с объемной вязкостью и зависит от типа и содержания нанодисперсного металла как наполнителя материала. На основе предложенной модели показано, что структурная часть объемной деформации изменяется со временем по закону релаксации. Проведен анализ количественных результатов, касающихся упругой и вязкоупругой деформаций при сдвиге, сжатии-растяжении и объемном нагружении композита.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 3, с. 21-26 (2015) | Рубрика: 04.16

 

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Особенности отражения акустических волн от границы или слоя двухфазной среды» Акустический журнал, 64, № 2, с. 162-173 (2018)

Представлена математическая модель, определяющая наклонное падение акустической волны на границу, а также слой газокапельной смеси или пузырьковой жидкости конечной толщины. Для случая падения низкочастотной акустической волны на границу раздела между чистым газом и газовзвесью, а также на границу между чистой и пузырьковой жидкостью установлены основные закономерности отражения и прохождения волны. Установлен диапазон изменения объемных содержаний капель, в котором возможно нулевое значение коэффициента отражения на низких частотах при наклонном падении волны. Показано, что при углах падения волны выше 24.5° со стороны газокапельной смеси на границу чистого газа коэффициент отражения никогда не будет равняться нулю, однако, если волна падает со стороны чистого газа на границу газовзвеси, нулевое значение коэффициента отражения возможно для ненулевых углов падения и объемного содержания включений. Представлены результаты расчетов отражения акустической волны от слоя двухфазной среды конечной толщины. Установлено, что для границы или слоя газокапельной смеси возможно появление минимума коэффициента отражения в зависимости от частоты возмущений и в определенном интервале углов падения волны, связанного в основном с различием плотностей газокапельной смеси и чистого газа.

Акустический журнал, 64, № 2, с. 162-173 (2018) | Рубрики: 04.03 04.16

 

Галаненко В.Б., Галаненко Д.В. «К расчету поля локального источника в упругом изотропном слое» КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 43-48 (2003)

При исследовании акустической эмиссии в упругом слое наблюдаемые сигналы имеют весьма сложную структуру вследствие особенностей передачи импульсов волноводными модами Лэмба. Для того, чтобы облегчить интерпретацию наблюдаемых временных зависимостей, был предпринят ряд теоретических исследований. В расчётах использовалось как лучевое, так и модовое представление поля упругих волн. Вслед за работой Burridge R., Knopoff L. Body force equivalents for seismic dislocations. Bull. Seism. Soc. Am., v. 54, 1964, pp. 1875-1914, источник сигналов акустической эмиссии моделировался сосредоточенной силой (в частности, поперечной к слою), либо комбинацией различно ориентированных сосредоточенных сил. Наиболее полная теория возбуждения слоя объёмными силами (при модовом описании) представлена в статье Свиридов Ю.Б. О построении динамического тензора Грина для твёрдого слоя (Акуст. ж., т. 21, 1985, в. 2, с. 246-254). Можно, однако, представить и другие модели источника эмиссии, как-то: в виде спонтанного изменения плотности (источник дилатации) или спонтанного вращения (источник ротации). Данная работа посвящена рассмотрению сигналов, соответствующих таким источникам (включая и динамические источники). Уравнение Ламэ (по смыслу его вывода) не предполагает учёта иных сторонних воздействий, кроме сторонних сил, распределённых в объёме среды. Источники дилатации и ротации можно ввести, если, заменить уравнение Ламэ эквивалентной системой дифференциальных уравнений относительно компонент четырёхмерного вектора, составленного из горизонтального и вертикального смещений частиц среды, дивергенции и ротации. Такое описание пригодно при рассмотрении двумерного движения типа P и SV волн в произвольной системе ортогональных координат. Требование двумерного характера движения сужает возможности данного подхода на рассмотрение только лишь таких источников, которые генерируют осесимметричное поле упругих волн в слое: вертикальные или радиальная силы, сторонние дивергенция или ротация, равномерно распределённые на поверхности вертикального цилиндра конечного радиуса и высоты (предельным переходом эти источники переводятся в точечные). Предметом работы является вычисление спектральных и временных характеристик сигналов, инициированных в упругом слое воздействиями в виде коротких импульсов. Расчёт временной зависимости сигнала на выходе пьезоэлектрического приемника производится в два этапа. На первом рассчитывается спектр сигнала в виде суммы вкладов распространяющихся (для фиксированного частотного диапазона) цилиндрических волн Лэмба. На втором этапе рассчитывается временная структура сигнала с помощью преобразования Фурье от выражения с этими волнами.

КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 43-48 (2003) | Рубрики: 04.11 04.16

 

Наседкин А.В. «Особенности конечно-элементного моделирования ультразвуковых пьезоизлучателей из пористой керамики» КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 243-248 (2005)

Theoretical aspects of the effective module method for an inhomogeneous piezoelectric media were examined. Four static piezoelectric problems for a representative volume that allow finding the effective module of an inhomogeneous body were specified. These problems differ by the boundary conditions which were set on a representative volume surfaces. Respective equations for calculation of effective moduli of piezoelectric media with arbitrary anisotropy were derived. Based on these equations and using finite element method (FEM) the full set of effective module for PZT porous ceramics having wide porosity range was calculated. Different models of representative volume were considered: piezoelectric cubes with one cubic and one spherical pore inside, cubic volume evenly divided on partial cubic volumes a part of which randomly declared as pores etc. For accounting of inhomogeneous or incomplete ceramics polarization the preliminary modeling of polarization process was performed. The results of FEM modeling were compared with the experimental results for different porous ceramics in the relative porosity range of 0–70%. Based on these results the modeling of high intensity focusing transducers made of “hard” porous PZT ceramics was performed.

КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 243-248 (2005) | Рубрики: 04.11 04.12 04.16