Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Проблемы прочности и пластичности. 2021. 83, № 4

 

Викулова Т.С., Диденкулов И.Н., Прончатов-Рубцов Н.В., Сахаров Д.В. «Диагностика упругих свойств сосудистой стенки и скорости кровотока акустическими методами» Проблемы прочности и пластичности, 83, № 4, с. 379-390 (2021)

Жесткость сосудистой стенки и скорость кровотока являются важнейшими характеристиками сосудистой системы, которые во многом определяют состояние здоровья организма. Для измерения скорости кровотока широкое распространение получил спектральный доплеровский метод, позволяющий определять скорость движения крови в сосуде, в том числе по форме доплеровского спектра – распределение скорости в сечении крупных сосудов. Однако рассеивающие ультразвук частицы крови – эритроциты – сильно деформируются в потоке и неравномерно распределяются по сечению сосуда. Более точную информацию о распределении скорости по сечению может дать нелинейный доплеровский метод, использующий в качестве рассеивателей микропузырьки – контрастные агенты. Метод основан на генерировании микропузырьками волны разностной частоты при облучении их двумя высокочастотными волнами, имеющими разные, но близкие частоты. Представлены теоретические и экспериментальные результаты, демонстрирующие возможности и преимущества нелинейного акустического метода разностной частоты для измерения параметров кровотока. Метод дает возможность анализировать пространственно-временную динамику потока крови в кровеносных сосудах за время сердечного цикла: сокращение (систола) – расслабление (диастола), что позволяет выявлять нарушения в кровяном русле. Проанализированы возможности определения упругости стенки кровеносных сосудов. Используемый на практике метод основан на измерении скорости пульсовой волны и нахождении модуля Юнга стенки сосуда по формуле Моенса–Кортевега. Для оценки жесткости стенки кровеносных сосудов предложено объединить нелинейный акустический метод измерения распределения скорости кровотока и сканирование сосуда в течение сердечного цикла на основе единого комплекта ультразвуковых преобразователей. Рассмотренные методы позволяют проводить комплексную диагностику состояния различных сосудов и сосудистой системы в целом.

Проблемы прочности и пластичности, 83, № 4, с. 379-390 (2021) | Рубрики: 13.01 15.01

 

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