Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.14 Методы измерений и инструменты

 

Kurashkin K.V., Kirillov A.G., Gonchar A.V. «Use of Longitudinal Critically Refracted Waves to Determine Residual and Temperature Stresses in Rails» Acoustical Physics, 70, № 1, с. 51-57 (2024)

The possibility of using longitudinal critically refracted waves for acoustic strain gauging of longitudinal residual and temperature stresses in rails is studied. The influence of stress and temperature on the propagation velocity of elastic waves in rail steel is analyzed theoretically. An algorithm is presented for determining longitudinal stress in a rail by measuring the propagation time of longitudinal critically refracted waves. The operational principle is described, and the main parameters of an acoustic strain gauge device are presented, in which a differential scheme for measuring the propagation time of longitudinal critically refracted waves is implemented. Longitudinal critically refracted waves that propagate along a rail are emitted and received from the rolling surface of a rail head using contact piezoelectric transducers fixed on the polymethylmethacrylate wedges. The results of acoustomechanical and temperature tests are presented. The measurement errors are calculated. The results of determining the level of residual welding stresses in the head of a new rail are presented. The experimental results are compared with theoretical estimates of the stresses that arise in a rail under the influence of temperature, as well as with available data in the literature on residual stresses in rails.

Acoustical Physics, 70, № 1, с. 51-57 (2024) | Рубрики: 04.03 04.14 06.23

 

Красненко Н.П., Раков Д.С., Раков А.С. «Направленные свойства линейного массива из двух антенных решеток» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 703-709 (2023)

Приведены результаты разработки и исследования двух линейных массивов направленных акустических излучателей, каждый из которых состоит из двух плоских антенных решеток. Их особенностью является большое межэлементное расстояние. Проведены исследования характеристики направленности разработанных линейных массивов. Показано, что в ближней зоне, характеристика направленности линейного массива приближается к множителю решетки для данного массива. Определено, что общее количество лепестков характеристики направленности равно n+1, где n целое число длин волн, укладывающихся на межэлементном расстоянии. Итоговая ширина характеристики направленности в дальней зоне зависит от межэлементного расстояния. Приведены технические характеристики разработанных макетов линейных массивов.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 703-709 (2023) | Рубрики: 04.11 04.14

 

Верезуб Н.А., Простомолотов А.И. «Влияние вихревых потоков на перенос примеси в двойном тигле» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 29-32 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 29-32 (2018) | Рубрика: 04.14

 

Волков Г.Ю., Елкин И.В., Никонов С.М., Мелихов В.И., Мелихов О.И., Трубкин О.Н., Якуш С.Е. «Экспериментальное и расчетное исследование конденсационного гидроудара на стенде АО "ЭНИЦ"» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 33-36 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 33-36 (2018) | Рубрика: 04.14

 

Субботкин А.О. «Колебательный процесс в интерференционной антенне остронаправленного микрофона» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 687-701 (2023)

В исследовании анализируется звуковое поле внутри акустической интерференционной антенны при воздействии на нее звуковой волны. Интерференционная антенна представляет собой узкую трубку постоянного поперечного сечения с перфорациями (отверстиями) на боковой поверхности по всей ее длине. Такие антенны используются в микрофонах с остронаправленной характеристикой направленности – интерференционных микрофонах (т.н. микрофоны-пушки). Анализ звукового поля проводился двумя методами – методом электроакустических аналогий и методом реверберационной матрицы. В методе электроакустических аналогий антенна была представлена в виде эквивалентной электрической схемы из Z-блоков, которыми заменили акустические элементы антенны. Электрический ток в ответвлении цепи эквивалентен объемной колебательной скорости, а напряжение эквивалентно звуковому давлению. В методе реверберационной матрицы звуковое поле описывается матричным уравнением, которое позволяет определить сумму всех элементарных прямых волн и сумму всех элементарных обратных волн любого заданного порядка дифракции в каждом сегменте интерференционной антенны. Результаты расчетов по сформулированным математическим моделям хорошо совпадают с экспериментальными результатами. В эксперименте исследовался макет интерференционного микрофона с боковыми отверстиями, не закрытыми тканью или сеткой. Показано, что открытые отверстия не обеспечивают микрофону остронаправленную характеристику, и показано, что классическая математическая модель интерференционного микрофона не позволяет объяснить это обстоятельство. Причиной отсутствия острой направленности является дисперсия внутри интерференционной антенны.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 687-701 (2023) | Рубрика: 04.14

 

Кренделева А.Д., Лапина А.В., Крохмаль А.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Моделирование поля внутри многоэлементного цилиндрического преобразователя для целей биофабрикации цилиндрических клеточных конструктов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 834 (2023)

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 834 (2023) | Рубрики: 04.14 13.01

 

Макарова Д.Н., Бадмаев Б.Б., Дембелова Т.С., Машанов А.Н. «Низкочастотная сдвиговая упругость гомологического ряда нормальных углеводородов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 961-965 (2023)

Акустическим резонансным методом исследована низкочастотная (74 кГц) сдвиговая упругость гомологического ряда нормальных углеводородов (алканов). Измерены модуль сдвига, тангенс угла механических потерь, рассчитаны частота релаксации и эффективная вязкость. Установлены зависимости этих параметров от вязкости гомолога. Показано, что тангенс угла механических потерь у всех исследованных жидкостей меньше 1. Это показывает, что частота релаксации лежит ниже частоты эксперимента.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 961-965 (2023) | Рубрики: 04.14 06.01 06.21

 

Вахрушина Н.С., Дядик А.Н. «Анализ изменения параметров спутной струи подводного объекта» Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024)

Авторы разработали алгоритм и написали программу на языке Mathcad-15. В данной статье рассмотрен только тепловой след от кильватерной струи американской АПЛ типа «Огайо». Как известно, факт обнаружения подводных лодок – главная задача при борьбе с ними. Основное преимущество подводных лодок – скрытность. Энергетическая установка АПЛ по термодинамическим понятиям второго закона обладает определенным КПД преобразования теплоты в работу. При этом предполагается наличие горячего (ядерный реактор) и холодного (забортная вода) источников теплоты. КПД нерегенеративных ЯЭУ подводных лодок достаточно низкий и на номинальном режиме не превышает 20%. Поэтому колоссальная часть вырабатываемой ядерным реактором тепловой энергии теряется в забортной воде и ведет к ее нагреву вблизи АПЛ. Изложенный метод определения перепада температур в кильватерной струе и окружающей морской воде в виде математических зависимостей для анализа характеристик затопленной струи решается аналитически с некоторыми приближениями, в частности рассматривается стационарное автомодельное течение. Другой способ решения поставленной задачи – это решение с использованием программного комплекса Ansys Fluent на суперкомпьютере. Поэтому полученные уравнения решались численно с использованием приближенных зависимостей для конвективного теплообмена закрученной кильватерной струи и окружающей массы забортной воды. Из приведенных расчетных материалов следует, что с увеличением скорости подводного объекта на малошумном ходу растет и длина кильватерного теплового следа. Особенно заметно это проявилось, начиная со скорости подводного хода 7 уз. Вместе с длиной теплового кильватерного следа увеличивается и время до выравнивания температур в струе и окружающей забортной воде, когда ΔT=0. Причем температура забортной воды, хотя и влияет на длину кильватерной струи, однако не так заметно, как скорость подводного хода АПЛ.

Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15

 

Ильменков С.Л. «О возможностях численного определения характеристик отражения звука объектами конечных размеров» Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024)

В условиях современной морской деятельности актуальной задачей является развитие методов обнаружения подводных объектов различной природы: рыбных косяков, подводных аппаратов, пловцов и т.п. Эти методы могут служить основой для совершенствования технологий защиты судов, акваторий, береговых сооружений от несанкционированного проникновения. Физическая основа таких методов – решения задач рассеяния звука на телах различных форм и параметров. Строгие аналитические методы решения подобных задач возможны лишь для тел простейших геометрических форм и связаны со значительными математическими и вычислительными трудностями. Реальные рассеиватели имеют в общем случае неаналитическую форму поверхности, которая не может быть отнесена к разряду координатных систем с разделяющимися переменными в уравнении Гельмгольца. Для таких объектов целесообразно применение численных подходов, позволяющих строить приближенные решения с учетом реальных свойств материалов тел и окружающей среды. При решении задач дифракции на упругих телах значительное внимание уделяется тонким упругим цилиндрическим оболочкам как эффективным рассеивателям звука в диапазонах низких и средних звуковых частот. Резонансы отраженных сигналов в этом случае определяются частотой падающей звуковой волны, параметрами жидкой среды и характеристиками объекта. Результаты исследования влияния этих параметров на характеристики отраженного сигнала могут быть использованы, в частности, для идентификации конкретных объектов. В данной статье представлены возможности применения двух из указанных методов (функций Грина и граничных элементов) для рассеивателя неаналитической формы в виде кругового цилиндра (сплошного или полого) конечной длины L, ограниченного по торцам полусферами радиуса a. Такая форма поверхности является весьма типичной для многих реальных технических объектов, в частности, подводных аппаратов. Результаты выполненных в данной статье расчетов характеристик рассеяния для тел с неаналитической формой поверхности демонстрируют свою эффективность и приемлемую для практики точность разработанного численного алгоритма. Дальнейшее развитие и совершенствование рассматриваемого подхода может происходить как в направлении расширения частотного диапазона исследований в сторону более высоких значений волновых размеров, так и применительно к более сложным упругим структурам и оболочечным конструкциям.

Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15

 

Зуев Л.Б., Баранникова С.А. «Автоволновая механика пластичности металлов» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 50-64 (2019)

Предложена модель развития локализованного пластического течения твердых тел, основанная на представлениях о взаимодействии носителей пластичности и сигналов акустической эмиссии, возникающих при развитии элементарных актов пластичности. Экспериментально показано, что локализация пластического течения является общим признаком всех деформационных процессов и может наблюдаться на всем протяжении процесса от предела текучести до формирования шейки. Специфические картины макроскопической локализации деформации – паттерны локализованного пластического течения – являются автоволнами, которые генерируются в деформируемой среде за счет упорядочения ее дефектной структуры. Паттерны локализованной пластичности коррелируют со стадиями деформационного упрочнения, выявляемыми при механических испытаниях металлов и сплавов. Предложена и проанализирована двухкомпонентная модель развития локализованной деформации, учитывающая взаимодействие упругой и пластической компонент деформации. В рамках этой модели описана генерация автоволн локализованной пластической деформации в ряде материалов. Установлены общие закономерности развития локализованного пластического течения на разных стадиях деформационного упрочнения. Введен упругопластический инвариант деформации, устанавливающий взаимосвязь между упругими и пластическими свойствами материалов. Показано, что основные свойства деформируемых сред являются следствиями такого инварианта. В частности, следствиями из упругопластического инварианта деформации являются: зависимость скорости распространения автоволн локализованной пластической деформации от коэффициента деформационного упрочнения, дисперсионное уравнение для автоволн, масштабный эффект локализации пластической деформации, зависимость автоволновых параметров от размера зерна, уравнение автоволны локализованной деформации, коэффициент деформационного упрочнения, уравнение дислокационной динамики Тейлора–Орована, соотношение Холла–Петча, зависимость плотности подвижных дислокаций от деформации.

Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 50-64 (2019) | Рубрики: 04.14 14.05