Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Е

Ельянов А.Е.

 

Володин В.В., Голуб В.В., Ельянов А.Е., Микушкин А.Ю. «Экспериментальное исследование колебаний капли воды в потоке воздуха при акустическом воздействии» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные науки, № 1, с. 57-71 (2022)

Приведены результаты исследования взаимодействия потока газа и капель жидкости. Подробно описана предлагаемая экспериментальная установка. Изложены результаты экспериментального исследования колебаний капли диаметром 1,4 мм в потоке воздуха со скоростью 3,1–10,0 м/с. С использованием высокоскоростной камеры Phantom (частота съемки 2000 кадр/с) получены серии фотографий капли в потоке воздуха через равные промежутки времени. Рассчитаны спектры свободных колебаний капли в газовом потоке, а также колебания под воздействием звуковых колебаний воздуха с частотой 0–1000 Гц и уровнем звукового давления 0–121 дБ. Обнаружены области параметров потока газа и акустического излучения, при которых происходит усиление или ослабление амплитуды колебаний капли. С использованием теории неустойчивости Кельвина–Гельмгольца проведен теоретический анализ взаимного влияния потока воздуха и акустического воздействия на каплю жидкости. Рассмотрены возможные значения числа Вебера капли в условиях эксперимента. Сделан вывод об отсутствии дробления капли под действием потока воздуха. Приведены значения частоты колебаний капли под действием потока воздуха, при которых амплитуда колебаний постоянна

Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные науки, № 1, с. 57-71 (2022) | Рубрика: 08.15

Емельянов В.Н.

 

Волков К.Н., Емельянов В.Н., Карпенко А.Г., Толстогузов С.С. «Влияние высокотемпературных эффектов на угол наклона скачка уплотнения при сверх и гиперзвуковом обтекании острого конуса» Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 99-107 (2021)

Проводится численное моделирование сверх- и гиперзвукового обтекания острого конуса потоком невязкого газа с учетом высокотемпературных эффектов. Обсуждаются вопросы, связанные с численной реализацией вычислительной процедуры, предназначенной для нахождения стационарных решений уравнений газовой динамики, описывающих течения около конуса с учетом реальных свойств газового потока.

Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 99-107 (2021) | Рубрика: 08.14

Епифанов Н.А.

 

Пименов В.Н., Боровицкая И.В., Дёмин А.С., Епифанов Н.А., Латышев С.В., Масляев С.А., Морозов Е.В., Сасиновская И.П., Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И. «Повреждаемость ниобия импульсными потоками ионов гелия и гелиевой плазмы» Физика и химия обработки материалов, № 6, с. 5-17 (2021)

Исследована повреждаемость ниобия импульсными потоками ионов гелия (ИГ) и гелиевой плазмы (ГП) в установке Плазменный фокус (ПФ) при плотности мощности потоков соответственно qi ∼108 Вт/см2 и qi ∼107 Вт/см2 и длительности импульсов τi≈30–50 нс и τp≡100 нс. В реализованном режиме облучения наблюдается эрозия материала, связанная с испарением поверхностного слоя (ПС), которое происходит несколько более интенсивно в центральной части зоны облучения под действием наиболее высокоэнергетичных потоков ИГ и ГП. Выявлены характерные факторы повреждаемости ПС ниобия в рассматриваемых условиях облучения. К ним относятся: плавление поверхностного слоя с образованием волнообразного рельефа поверхности и большого количества блистеров двух видов – газонаполненных и с разрушенными оболочками, а также наличие микротрещин. Возникновение блистеров связано с формированием комплексов на основе соединения имплантированного гелия с вакансиями и атомами примесей внедрения (C, O, N и др.) и последующим их ростом и коагуляцией в жидкой фазе при импульсных воздействиях потоков энергии на облучаемую поверхность Nb. Часть микротрещин, образованных в ПС под действием термических напряжений, совпадает с линиями скольжения материала, возникающими под действием высокоскоростной пластической деформации. Сетка таких микротрещин создает на поверхности Nb блочную структуру. В облученном поверхностном слое ниобия обнаружены зоны столбчатых кристаллов и ячеистая микроструктура поверхности, в которой средний размер ячеек составляет ∼100 нм. Методом численного моделирования показано, что в указанных зонах процесс затвердевания ПС протекал посредством направленной кристаллизации с высокой скоростью, которая вблизи облученной поверхности достигала ∼35 м/с.

Физика и химия обработки материалов, № 6, с. 5-17 (2021) | Рубрика: 17

Еремеев А.А.

 

Метальников А.А., Золотой Н.В., Федорова Д.М., Еремеев А.А. «Построение анизотропных скоростных моделей для глубинной миграции до суммирования с привлечением данных широкополосного акустического каротажа» Материалы V Балтийской школы-семинара «Петрофизическое моделирование осадочных пород. BalticPetroModel-2016», 11–15 сентября 2016 г., с. 104-106 (2016)

В современной сейсморазведке всегда актуален вопрос совершенствования алгоритмов миграции сейсмических данных и уточнения скоростных моделей для её реализации. Обычно в сейсморазведке пользуются изотропной моделью для приближенного описания сред. В последнее время все больший интерес у сейсморазведчиков стал вызывать учет анизотропных свойств пород для уточнения скоростной модели сред, что позволяет, получать более качественные обработанные сейсмические данные. Актуальность создания подобных моделей определяет тот факт, что корректность глубинно-скоростной модели ведет к повышению качества глубинной миграции.

Материалы V Балтийской школы-семинара «Петрофизическое моделирование осадочных пород. BalticPetroModel-2016», 11–15 сентября 2016 г., с. 104-106 (2016) | Рубрика: 09.04

Еремеев В.А.

 

Наседкин А.В., Еремеев В.А. «О моделях наноразмерных пьезоэлектрических материалов со связанными поверхностными эффектами» Проблемы прочности и пластичности, 79, № 4, с. 375-384 (2017)

Рассматриваются динамические задачи для пьезоэлектрических наноразмерных тел с учетом поверхностных эффектов и затухания. Для этих задач предложена новая математическая модель, обобщающая модель упругой среды с демпфированием по Рэлею и модель Гуртина–Мурдоха учета поверхностных эффектов. Новая постановка задачи учитывает электромеханическую связанность механизмов затухания и поверхностных эффектов как в объеме тела, так и на поверхности. Обсуждаются особенности использования метода конечных элементов для численного решения рассматриваемых задач. Показано, что для статических и нестационарных задач уравнения, полученные методом конечных элементов, можно привести к формам, содержащим только симметричные квазиопределенные матрицы. Отмечается, что для нестационарных задач и для задач об установившихся колебаниях возможно применение метода суперпозиции, приводящего к независимым уравнениям для амплитуд колебаний отдельных мод. Численные примеры демонстрируют влияние поверхностных модулей на локальные и на интегральные характеристики колебательных процессов наноразмерных пьезоэлектрических тел

Проблемы прочности и пластичности, 79, № 4, с. 375-384 (2017) | Рубрика: 06.17

Еремеева А.И.

 

Еремеева А.И. «Ян Хендрик Оорт (1900–1992)» Земля и Вселенная, № 4, с. 92-103 (2021)

Земля и Вселенная, № 4, с. 92-103 (2021) | Рубрики: 03 18

Ермаков А.А.

 

Померанцев Д.Ю., Ермаков А.А., Климов Н.Н. «Разработка акустического метода и исследование возможности определения напряженного состояния изделий и дефектов» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 4, с. 412-419 (2021)

Предлагается использовать продукт "Прочность", разработанный группой сотрудников Томского политехнического института, для диагностики напряженного состояния несвязанного пути. Это устройство позволяет определить спектр колебаний несвязанного пути, который образуется продольными, поперечными и изгибными волнами рельсов, в целях выявления их напряженного состояния. В свободном состоянии для бесстыкового пути оцениваются формулами для различных типов волн и их значения. При измерении величины скорости, а также анализе, какое значение имеет частота волн на несвязанном тракте, следует констатировать, что регистрируются скорости от 719 м/с до 3300 м/с и частоты в диапазоне от 300 до 5500 Гц. Это указывает на возбуждение поперечных и изгибных волн в рельсовом хлысте при боковом ударе. Использование данного устройства возможно после проведения более детального исследования свободного от стыка напряженного состояния в условиях его сжатия, растяжения и нулевых напряжений набора спектральных идентификаторов, которые будут варьироваться в зависимости от фактических напряжений. Предполагается, что данный выброс размером полуволны выброса около 40 м и возникающей изгибающей волной с длительностью выброса около 0,2 секунды дает частоту 5 Гц, при этом длина волны будет составлять 80 м а величина скорости – 400 м/с. Сравнительный анализ скорости в данной частоте с использованием формулы, которая предназначена для изгибных волн (4), приводит к значению около 100 м/с. Это существенное различие указывает на то, что в целях теоретического исследования процесса выброса в реальных условиях требуется ряд дополнительных исследований, определяющих совокупность механических свойств, которые имеет балластная призма, взаимодействия шпальной решетки с балластом и рельсами.

Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 4, с. 412-419 (2021) | Рубрики: 04.14 14.04

Ермолаев Ю.И.

 

Хохлачев А.А., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Рязанцева М.О., Рахманова Л.С. «Вариации содержания гелия в межпланетных выбросах корональной массы (ICME)» Космические исследования, 60, № 2, с. 93-98 (2022)

На основе данных базы OMNI2 за период с 1976 по 2019 г. исследуется поведение относительного содержания ионов гелия Nα/Np внутри ICME. Показано, что ранее обнаруженная антикорреляция между Nα/Np и β-параметром внутри ICME в основном связана с зависимостью от магнитного давления (или величины межпланетного магнитного поля), при этом зависимость Nα/Np от величины теплового давления является слабо падающей в МС и растущей в EJECTA. Полученные данные согласуются с ранее высказанной гипотезой о протекании обогащенного ионами гелия электрического тока внутри ICME.

Космические исследования, 60, № 2, с. 93-98 (2022) | Рубрика: 18

Ермолинский П.Б.

 

Ермолинский П.Б., Луговцов А.Е., Семенов А.Н., Приезжев А.В. «Эритроцит в поле пучка лазерного пинцета» Квантовая электроника, 52, № 1, с. 22-27 (2022)

Рассмотрено воздействие остросфокусированного лазерного пучка с длиной волны 1064 нм и мощностью от 10 до 160 мВт на эритроциты при их оптическом захвате лазерным пинцетом. Установлено, что форма эритроцита, изменяющаяся после оптического захвата, перестает изменяться при длительности захвата менее 5 мин и мощности лазерного пучка менее 60 мВт. При мощности пучка свыше 80 мВт эритроцит начинает складываться при длительности захвата около 1 мин, а при мощностях выше 100–150 мВт мембрана эритроцита разрывается через 1–3 мин оптического захвата. Также обнаружено, что при многократном кратковременном захвате эритроцита в оптическую ловушку изменяются деформационные свойства мембраны: она становится более жесткой. Полученные результаты важны как для понимания механизмов взаимодействия лазерного пучка с эритроцитами, так и для оптимизации методики проведения оптических экспериментов, особенно для измерения деформационных свойств мембраны с помощью лазерных пинцетов.

Квантовая электроника, 52, № 1, с. 22-27 (2022) | Рубрика: 15.01

Ерофеев В.И.

 

Герасимов С.И., Ерофеев В.И., Трепалов Н.А., Яненко Б.А., Герасимова Р.В. «Использование теневого фонового метода для регистрации ударной волны от взрыва заряда взрывчатого вещества цилиндрической формы» Проблемы прочности и пластичности, 80, № 1, с. 109-117 (2018)

Показана возможность применения теневого фонового метода для регистрации ударной волны несферической формы. В отличие от измерений с помощью датчиков давления, теневой фоновый метод позволяет получить двумерную картины распространения ударной волны. Для применения метода требуется простейший фон с яркостными различиями (трава, песок, лес), одна кинокамера и компьютер. Источником ударной волны являлся заряд взрывчатого вещества цилиндрической формы. Для визуализации ударной волны регистрируется освещенность, создаваемая взрывом заряда. Получена серия последовательных кадров процесса взрыва. На основе их анализа построены зависимости избыточного давления на фронте ударной волны от времени. Визуализация показывает неравномерное распространение ударной волны. Неравномерность избыточного давления на фронте волны уменьшается по мере ее распространения. Продемонстрирована возможность определения центра взрыва в плоскости регистрации по результатам визуализации ударной волны. Предполагается, что наличие многоракурсной видеорегистрации позволит получить трехмерную картину распространения ударной волны и определить координаты центра взрыва в пространстве.

Проблемы прочности и пластичности, 80, № 1, с. 109-117 (2018) | Рубрика: 05.03

Герасимов С.И., Ерофеев В.И., Каныгин И.И., Кикеев В.А., Фомкин А.П., Яненко Б.А., Герасимова Р.В. «Баллистика осколков кубической формы» Проблемы прочности и пластичности, 80, № 3, с. 368-379 (2018)

Представлены результаты расчетного исследования сверхзвукового обтекания потоком воздуха фрагментов кубической формы. Фрагменты были различным образом ориентированы относительно направления набегающего потока. Рассматривались кубики с длиной ребра 8 мм. Скорость набегающего потока воздуха изменялась в пределах значений числа Маха от 2 до 10. Расчет процесса обтекания проводился с использованием инженерной программы SolidWorks путем численного решения полных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса. Для учета турбулентности использовалась κ-e-модель. Для воздуха применялось уравнение состояния совершенного газа. Начальные значения плотности, температуры и давления соответствовали нормальным условиям. Расчет разбивался на несколько этапов, в конце каждого из которых проводился анализ полученного решения и основанное на этом анализе измельчение счетной сетки в зонах высокоградиентного распределения параметров потока. Полное число счетных ячеек в конкретном расчете, как правило, не превышало 2,5·106. Точность полученных результатов оценивалась по характеру сходимости решения на каждом из рассматриваемых этапов расчета. Для уменьшения расчетных областей использовались условия симметрии. В процессе расчета определялись такие аэродинамические характеристики моделей, как коэффициенты сопротивления, строились картины полей обтекания. Значение коэффициента сопротивления в зависимости от скорости играет важную роль в баллистике осколков. Для сравнения представлены результаты экспериментального исследования сверхзвукового обтекания потоком воздуха осколков кубической формы, различным образом ориентированных относительно направления набегающего потока, представлены результаты визуализации процесса сверхзвукового обтекания фрагментов кубической формы с использованием метода теневого фотографирования. Показан характер уноса за счет аэротермомеханического разрушения осколка при гиперзвуковых скоростях с помощью импульсной рентгенографии. Эксперименты проводились в аэробаллистическом тире с использованием ствольных метательных установок. Помимо постов теневого фотографирования применялись посты импульсного рентгенографирования. На представленной рентгенограмме показан характерный унос материала при сверхзвуковом обтекании испытываемого образца из стали.

Проблемы прочности и пластичности, 80, № 3, с. 368-379 (2018) | Рубрики: 05.03 10.06

Доронин А.М., Ерофеев В.И., Кажаев В.В. «Нелинейные стационарные изгибные волны в стержне из упрочняющегося материала» Проблемы прочности и пластичности, 78, № 3, с. 271-279 (2016)

Рассматриваются нелинейные изгибные волны в бесконечном прямолинейном стержне, материал которого подчиняется закону упрочнения Холломона–Людвика. Изгиб стержня рассматривался в рамках модели Бернулли–Эйлера. Уравнения динамики стержня получены с помощью принципа Гамильтона–Остроградского на основе выражений для потенциальной и кинетической энергий элементарного отрезка. Проведен поиск решений уравнения динамики в виде бегущих стационарных волн, что позволяет свести уравнение в частных производных к обыкновенному дифференциальному уравнению. Исследование фазовых портретов последнего производилось с помощью программы MAPLE. Установлена возможность возникновения в стержне нелинейных бегущих стационарных волн, распространяющихся с постоянной скоростью и не изменяющих свою форму. Определен характер зависимостей длины стационарной волны от ее амплитуды, показателя и модуля упрочнения.

Проблемы прочности и пластичности, 78, № 3, с. 271-279 (2016) | Рубрика: 05.04

Ерофеев В.И., Кажаев В.В., Семерикова Н.П. «Нелинейные продольные волны в стержне, материал которого обладает отрицательным коэффициентом Пуассона» Проблемы прочности и пластичности, 79, № 4, с. 398-412 (2017)

Рассматривается стержень, изготовленный из материала, обладающего отрицательным коэффициентом Пуассона (ауксетический материал). Такие материалы были впервые синтезированы в конце 20-го века и с тех пор активно изучаются. В линейной и нелинейной постановках рассмотрена задача о распространении продольной стержневой волны. Показано, что если для обычных материалов скорость продольных волн в стержне больше скорости сдвиговых волн и дисперсия является нормальной, то есть значение фазовой скорости волны превосходит значение ее групповой скорости, то в стержнях из ауксетических материалов наблюдается качественно иное (аномальное) поведение линейных волн: значение групповой скорости в широком частотном диапазоне превосходит значение фазовой скорости. Учет геометрической и физической упругой нелинейностей, в свою очередь, приводит к возможности формирования в стержне стационарных волн деформации существенно несинусоидального профиля – солитонов и их периодических аналогов. Определены зависимости, связывающие скорости, волновые числа и амплитуды нелинейных волн.

Проблемы прочности и пластичности, 79, № 4, с. 398-412 (2017) | Рубрика: 05.04

Ерофеев В.И., Клюева Н.В., Солдатов И.Н. «Определение некоторых параметров защитного вязкоупругого покрытия с помощью сдвиговых нормальных волн» Проблемы прочности и пластичности, 80, № 3, с. 303-315 (2018)

Исследуется деформируемое твердое тело, состоящее из произвольного числа слоев разной толщины, плотности и упругих модулей сдвига. Верхний слой, моделирующий защитное покрытие, нанесенное на многослойный элемент конструкции, последовательно наделяется свойствами упругого материала и вязкоупругого материала. Во втором случае для описания поглощения акустической энергии в верхнем слое применяется модель Фойгта, в которой напряжения линейно зависят от деформаций и скоростей деформаций. Изучаются особенности распространения горизонтально-поляризованной сдвиговой упругой волны (SH-волны). При отражении такой волны от свободной плоскости не возбуждаются дилатационные волновые движения. Получены формулы для коэффициента ее затухания и изменения фазовой скорости, обусловленных вязкоупругим покрытием. Показано, что эти формулы позволяют определить модуль сдвига, коэффициент сдвиговой вязкости и толщину покрытия с помощью измерений фазовой скорости и коэффициента затухания двух мод SH-волны. Подробно рассмотрен двухслойный волновод для случая, когда основной (нижний) упругий слой является более «скоростным» (то есть имеет больший модуль сдвига), более плотным по сравнению с верхним слоем и имеет несколько большую толщину. Такой случай типичен не только для техники, где часто используются относительно мягкие защитные покрытия (полимерные, лакокрасочные, битумные), но и для геофизики. Показано, что на низких частотах отличия от волновода, целиком состоящего из одного упругого высокоскоростного слоя, невелики. На низкой частоте низшие моды почти «не чувствуют» наличия тонкого низкоскоростного слоя. С ростом частоты отличия становятся все более заметными. Моды становятся все более похожими на волны Лява, их скорости при стремлении частоты к бесконечности стремятся к скорости сдвиговой волны в низкоскоростном слое. При этом скорость сдвиговой волны в высокоскоростном слое оказывается промежуточной асимптотикой. Важным изменением является также то, что увеличивается число распространяющихся мод и увеличение тем больше, чем толще защитный слой

Проблемы прочности и пластичности, 80, № 3, с. 303-315 (2018) | Рубрики: 05.04 05.13 14.02

Ерофеев В.И., Леонтьева А.В. «Квазигармоническая изгибная волна, распространяющаяся в балке Тимошенко, лежащей на нелинейноупругом основании» Проблемы прочности и пластичности, 83, № 1, с. 61-75 (2021)

Рассматривается модуляционная неустойчивость квазигармонической изгибной волны, распространяющейся в однородной балке, закрепленной на нелинейноупругом основании. Динамическое поведение балки определяется теорией Тимошенко. Модель Тимошенко, уточняющая техническую теорию изгиба стержней, предполагает, что поперечные сечения остаются плоскими, но не перпендикулярными деформируемой срединной линии стержня; нормальные напряжения на площадках, параллельных оси, равны нулю; учитываются инерционные составляющие, связанные с поворотом поперечных сечений. Уникальность модели заключается в том, что, позволяя хорошо описывать многие процессы, происходящие в реальных конструкциях, она остается достаточно простой, доступной для аналитических исследований. Система уравнений, описывающая изгибные колебания балки, сводится к одному нелинейному уравнению четвертого порядка относительно поперечных смещений частиц балки. Методом многих масштабов получено нелинейное уравнение Шредингера – одно из основных уравнений нелинейной волновой динамики. Согласно критерию Лайтхилла определены области модуляционной неустойчивости. Показано, как границы этих областей смещаются при изменении параметров, характеризующих упругие свойства материала балки и нелинейность основания. Рассмотрены нелинейные стационарные волны огибающих. Получено и проанализировано качественно уравнение, обобщающее уравнение Дуффинга, которое содержит два дополнительных слагаемых в отрицательной степени (первой и третьей). Найдены решения уравнения Шредингера в виде солитонов огибающих и проанализированы зависимости их основных параметров (амплитуда, ширина) от параметров системы. В пределах области модуляционной неустойчивости показано динамическое поведение точек пересечения амплитуд и ширин «светлых» солитонов в случае мягкой нелинейности основания.

Проблемы прочности и пластичности, 83, № 1, с. 61-75 (2021) | Рубрика: 05.04

Антонов А.М., Ерофеев В.И. «Распространение волны Рэлея вдоль границы полупространства, описываемого упрощенной моделью Коссера» Проблемы прочности и пластичности, 81, № 3, с. 333-344 (2019)

Рассматривается упрощенная (редуцированная) динамическая модель среды Коссера, занимающая промежуточное положение между классической динамической теорией упругости и собственно моделью среды Коссера, обладающей несимметричностью тензора напряжений и наличием моментных напряжений. В отличие от последней, в упрощенной модели три из шести констант упругости равны нулю и, как следствие, отсутствует тензор моментных напряжений. В двумерной постановке для модели редуцированной среды решена задача о распространении упругой поверхностной волны вдоль границы полупространства. Решение уравнений находилось в виде суммы скалярного и векторного потенциалов, причем у векторного потенциала отлична от нуля только одна компонента. Показано, что такая волна, в отличие от классической поверхностной волны Рэлея, обладает дисперсией. В плоскости «фазовая скорость-частота» для таких волн имеются две дисперсионные ветки: нижняя (акустическая) и верхняя (оптическая). С увеличением частоты фазовая скорость волны, относящейся к нижней дисперсионной ветке, убывает. Фазовая скорость волны, относящейся к верхней дисперсионной ветке, возрастает с увеличением частоты. Фазовая скорость поверхностной волны во всем частотном диапазоне превосходит фазовую скорость объемной сдвиговой волны. Рассчитаны напряжения и перемещения, возникающие в зоне распространения поверхностной волны.

Проблемы прочности и пластичности, 81, № 3, с. 333-344 (2019) | Рубрика: 06.13

Иляхинский А.В., Родюшкин В.М., Рябов Д.А., Хлыбов А.А., Ерофеев В.И. «Исследование сигналов акустической эмиссии при испытании на растяжение стали 20» Проблемы прочности и пластичности, 83, № 2, с. 188-197 (2021)

Исследованы сигналы акустической эмиссии при испытании на одноосное растяжение плоских образцов стали 20, используемой для деталей сварных конструкций с большим объемом сварки, а также трубопроводов, коллекторов и деталей, работающих при температуре от -40 до 450 °С под давлением. Испытание на растяжение с одновременной регистрацией акустической эмиссии проводилось на универсальной испытательной машине фирмы Tinius OIlsen Ltd, модель H100KU, при скорости перемещения активного захвата 0,05 м/мин. Регистрация сигналов акустической эмиссии проводилась с использованием широкополосных датчиков GT350 фирмы GlobalTest и аналого-цифрового преобразователя NationalInstruments 6363X с последующим сохранением результатов регистрации в виде временного ряда в памяти компьютера. Сравнительный анализ амплитудного распределения сигнала акустической эмиссии для области площадки текучести и области разрушения проводился по величине информационной энтропии, фрактальной размерности и параметру самоорганизации. Показано, что информационная энтропия, фрактальная размерность и параметр самоорганизации сигнала акустической эмиссии для области разрушения имеют меньшие значения, чем в области площадки текучести. Наибольшее изменение в значениях наблюдалось для показателя самоорганизации и наименьшее для фрактальной размерности, вследствие чего параметр самоорганизации амплитудного распределения сигнала является наиболее информативным при описании процессов, связанных с акустической эмиссией. Установлено, что в качестве дополнительной информации можно использовать данные о структуре параметра самоорганизации. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения статистической модели распределения Дирихле в качестве модели процессов, связанных с появлением сигналов акустической эмиссии от источников зарождающихся и развивающихся дефектов при штатных испытаниях изделий из конструкционных углеродистых качественных сталей с перлитно-ферритной структурой.

Проблемы прочности и пластичности, 83, № 2, с. 188-197 (2021) | Рубрики: 14.02 16

Ерофеев В.И., Иляхинский А.В., Мотова Е.А., Родюшкин В.М., Шекоян А.В. «Об акустических параметрах металла конструкции при накоплении повреждений» Проблемы прочности и пластичности, 83, № 3, с. 344-353 (2021)

С применением методов неразрушающего контроля рассмотрены вопросы определения допустимой долговечности или безопасного ресурса. Показано, что процедура мониторинга конструкции состоит в определении исходного состояния – нулевой зоны, где материал изделия подвергается небольшим эксплуатационным нагрузкам. С применением методов неразрушающего контроля измеряются акустические параметры, такие как скорость упругих акустических волн, нелинейный акустический параметр, разность скоростей при двухчастотном зондировании и др. Производится акустическое сканирование металла изделия в зонах, где имели место значительные нагрузки, знакопеременные напряжения, приводящие к интенсивному накоплению повреждений (разрушению металла, ведущего к появлению трещин); определяется зона «N», где параметр состояния металла, за который принимается величина, характеризующая отличие акустического параметра (скорости упругих волн, нелинейного акустического параметра, разности скоростей при двухчастотном зондировании) относительно этого же параметра в зоне ноль, превышает установленный уровень. Установленные закономерности, связывающие наличие пластической деформации с разностью задержек (скорости) упругих волн Рэлея на разных частотах зондирования при фиксированной базе между излучателем и приемником упругих волн, а также поведение нелинейного акустического параметра в течение времени безопасного ресурса дает основание предположить возможность использования наблюдаемого факта в качестве принципа контроля предельного состояния материала, обусловленного пластическими деформациями на производственных конструкциях. На основании указанного подхода предложена инженерная методика определения технического состояния материала конструкций производственных объектов, позволяющая установить три этапа эксплуатации: режим надежной эксплуатации, режим контролируемой эксплуатации и критический режим эксплуатации.

Проблемы прочности и пластичности, 83, № 3, с. 344-353 (2021) | Рубрики: 14.02 16

Ерофеев В.И., Павлов И.С. «Механика и акустика метаматериалов: математическое моделирование, экспериментальные исследования, перспективы применения в машиностроении» Проблемы прочности и пластичности, 83, № 4, с. 391-414 (2021)

Представлен обзор современных публикаций об акустических и механических метаматериалах. Важнейшей характерной особенностью класса метаматериалов является наличие в них запрещенных зон частот, на которых волны в материале не могут распространяться. Такая особенность сыграла главную роль в создании акустических метаматериалов, успешно применяющихся для поглощения звука, демпфирования вибрационных и ударных воздействий, создания устройств, блокирующих распространение волн заданной частоты в определенных направлениях. Перспективными материалами для практического применения оказались и такие представители механических метаматериалов, как ауксетики – материалы, хотя бы один из коэффициентов Пуассона которых является отрицательным. Они отличаются высокой потребительской ценностью: низкая плотность, высокая прочность, хорошие изоляционные свойства. Помимо интереса к акустическим и механическим метаматериалам в последние годы существенно вырос интерес к созданию материалов, позволяющих управлять потоком световых или электромагнитных волн. Разработка новых метаматериалов является востребованной для авиакосмической и автомобильной техники, а также для биомедицинских приложений. Рассмотрено два основных способа моделирования метаматериалов: континуально-феноменологическое описание и структурное моделирование. Отмечены их достоинства и недостатки. Метод структурного моделирования позволяет установить взаимосвязь в аналитическом виде между макроконстантами среды и параметрами ее микроструктуры. В результате появляется возможность не только получить представление о качественном влиянии микроструктуры среды на ее эффективные модули упругости, но и количественно оценить эти величины, а также найти области значений параметров микроструктуры, при которых среда обладает уникальными физико-механическими свойствами.

Проблемы прочности и пластичности, 83, № 4, с. 391-414 (2021) | Рубрики: 14.02 16

Герасимов С.И., Ерофеев В.И., Кикеев В.А., Фомкин А.П., Яненко Б.А., Герасимова Р.В. «Два механизма аэротермомеханического разрушения при гиперзвуковых скоростях обтекания в воздухе» Проблемы прочности и пластичности, 80, № 2, с. 219-226 (2018)

Рассматриваются вопросы организации защиты Земли от столкновения с космическими объектами. Проанализирована эффективность различных способов дробления космических объектов с целью ослабить опасные последствия от их падения на Землю. В рамках проблемы решалась задача экспериментального исследования аэротермомеханического уноса на начальном участке разгона модели метеорита при гиперзвуковых скоростях в условиях интенсивного фонового излучения. На основании рентгеновских снимков и фотоснимков движения тела в атмосфере Земли при гиперзвуковых скоростях предложена качественная картина аэротермомеханического уноса и торможения стальных шариков и шариков, изготовленных из композитного сплава вольфрам-никель-железо. Показано, что характер процессов, наблюдаемых при полете стальных шариков и шариков из композитного сплава, различен. Во время полета под действием аэродинамического теплового потока (конвективного и излучения) происходит интенсивный нагрев лобовой поверхности объектов, начинается унос материала, обусловливающий изменение массы и обводов. При продвижении от полюсного участка лобовой поверхности по потоку происходит снижение уровня тепловых нагрузок и, соответственно, остывание пленки. Поэтому возрастает вязкость расплава, скорость течения пленки падает, и происходит формирование наплыва. Накапливающийся расплав периодически срывается с поверхности тела. По мере торможения тепловые потоки снижаются, унос прекращается, и в дальнейшем обводы объектов уже не меняются, а температура поверхности падает. У стальных шариков унос проходит из-за проплавления наружного слоя и сброса капель. У шариков из сплава вольфрам-никель-железо механизм уноса связан с разными температурами плавления компонентов и приводит к движению вольфрамовых частиц в направлении, нормальном к направлению полета тела.

Проблемы прочности и пластичности, 80, № 2, с. 219-226 (2018) | Рубрика: 18

Ерофеев В.И., Лампси Б.Б. «Влияние упругой нелинейности и депланации на параметры крутильной волны, распространяющейся в тонкостенном стержне» Проблемы прочности и пластичности, 77, № 2, с. 191-197 (2015)

Рассматривается математическая модель, позволяющая описать распространение крутильной волны в стержне, включающая в себя геометрическую и физическую упругие нелинейности и депланацию, то есть выход поперечного сечения в процессе деформации стержня из первоначального плоского состояния. В отличие от большинства известных моделей здесь связь между углом закручивания стержня и мерой депланации не постулируется, а находится в процессе решения задачи. Определено, что наличие депланации влечет за собой дисперсию фазовой скорости крутильной волны. Показано, что одновременное присутствие нелинейности и дисперсии приводит к формированию несинусоидальных стационарных волн в стержне, распространяющихся с постоянной скоростью без изменения формы.

Проблемы прочности и пластичности, 77, № 2, с. 191-197 (2015) | Рубрики: 04.12 04.15 05.04

Есипов И.Б.

 

Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Численная модель спектрального описания генерации ультразвуковой волны разностной частоты при двухчастотном взаимодействии» Акустический журнал, № 2, с. 152-161 (2022)

Рассматривается спектральный алгоритм описания нелинейной генерации акустической волны разностной частоты, формируемой при взаимодействии двух близких интенсивных высокочастотных волн накачки. При таком двухчастотном взаимодействии, в условиях образования ударных фронтов в профиле волны, для корректного описания ее полного спектра необходимо использовать в численном алгоритме порядка нескольких тысяч спектральных компонент. В работе предложен метод, позволяющий существенно уменьшить это число при сохранении точности расчета поля волны разностной частоты. Метод состоит в ограничении высокочастотной части спектра и прореживании комбинационных частот, расположенных между кратными исходным волнам накачки компонентами спектра. В приближении распространения плоских одномерных волн рассмотрены примеры взаимодействия близких частот, характерных для работы подводной параметрической антенны. Показано, что метод позволяет более чем в 100 раз сократить количество спектральных компонент, включенных в алгоритм описания нелинейного оператора, и тем самым уменьшить число операций на четыре порядка, что делает реализуемыми алгоритмы описания параметрических взаимодействий, в том числе и в акустических пучках.

Акустический журнал, № 2, с. 152-161 (2022) | Рубрика: 05.08

Ефимов Д.Ю.

 

Ефимов Д.Ю. «Моделирование непрерывно-неоднородного покрытия упругого цилиндра с заданными звукоотражающими свойствами в полупространстве» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 4, с. 125-133 (2021)

Рассматривается задача дифракции плоской звуковой волны упругим цилиндром с непрерывно-неоднородным упругим покрытием, находящимся вблизи идеальной абсолютно жесткой или акустически мягкой поверхности. Рассчитаны угловая и частотная зависимости амплитуды рассеянного акустического поля. Показана возможность моделирования неоднородных упругих покрытий с заданными звукоотражающими свойствами. В классе многочленов второй степени были найдены аналитические зависимости, характеризующие неоднородные покрытия, минимизирующие интенсивность рассеяния звука в заданных угловых и частотных диапазонах.

Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 4, с. 125-133 (2021) | Рубрики: 04.03 04.06 10.06

Толоконников Л.А., Ефимов Д.Ю. «Дифракция звуковых волн на упругом цилиндре с неоднородным покрытием, расположенном вблизи поверхности упругого полупространства» Прикладная математика и механика, 85, № 6, с. 779-791 (2021)

Получено аналитическое решение задачи дифракции цилиндрических звуковых волн на упругом цилиндре с радиально-неоднородным упругим покрытием, расположенном вблизи поверхности упругого полупространства. Представлены результаты расчетов акустического поля в дальней зоне.

Прикладная математика и механика, 85, № 6, с. 779-791 (2021) | Рубрики: 04.03 04.06 04.11

Ефимов М.А.

 

Захаров Ю.П., Терехин В.А., Шайхисламов И.Ф., Посух В.Г., Трушин П.А., Чибранов А.А., Березуцкий А.Г., Руменских М.С., Ефимов М.А. «Создание сферических облаков лазерной плазмы для моделирования трехмерных эффектов динамики искусственных плазменных выбросов в околоземном космическом пространстве» Квантовая электроника, 52, № 2, с. 155-159 (2022)

Впервые для решения задач лабораторного моделирования космофизических явлений взрывного характера (активные эксперименты типа AMPTE, с выбросами бария в магнитосфере) были созданы и применены сферические облака лазерной плазмы (ОЛП) (в экспериментах на стенде КИ-1 ИЛФ СО РАН). Использована классическая четырехлучевая схема облучения (правильный тетраэдр) шарика-мишени (1 см из полиэтилена) излучением CO2-лазера с энергией до 500 Дж. Достигнута высокая степень симметрии разлета близкого к сфере ОЛП с умеренной скоростью ∼100 км/с и энергией до 30 Дж. Впервые промоделированы режимы торможения и формирования диамагнитной каверны ОЛП, а также развитие желобковой неустойчивости при разлете бариевых облаков поперек геомагнитного поля и динамика этих облаков вдоль поля.

Квантовая электроника, 52, № 2, с. 155-159 (2022) | Рубрика: 18

Ефремова Е.С.

 

Солдаткин В.В., Солдаткин В.М., Ефремова Е.С., Никитин А.В «Панорамный датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с неподвижным приемником и ультразвуковыми измерительными каналами» Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 153-159 (2021)

Приводится функциональная схема, раскрываются аналитические модели обработки и определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости панорамного датчика с неподвижным приемником набегающего потока и ультразвуковыми измерительными каналами. Раскрываются конкурентные преимущества и перспективность применения оригинального панорамного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с ультразвуковыми измерительными каналами на малоразмерных пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах.

Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 3, с. 153-159 (2021) | Рубрика: 14.02