Карзова М.М., Юлдашев П.В., Сальз Э., Оливье С., Блан-Бенон Ф., Хохлова В.А. «Образование "ножки" Маха при фокусировке и отражении от жестких поверхностей слабых ударных волн: численное моделирование и физический эксперимент» Физическая акустика. Нелинейная акустика. Распространение и дифракция волн. Акустоэлектроника. Геоакустика. Сборник трудов Научной конференции "Сессия Научного совета РАН по акустике и XXV сессия Российского акустического общества". Т.1, с. 140-144 (2012)

Образование пространственной структуры типа "ножки" Маха – хорошо известное явление, возникающее при взаимодействии двух сильных ударных волн (числа Маха M_а >0.1) и наблюдаемое обычно при отражении от жесткой поверхности. Возможность наблюдения и описания данного явления в рамках нелинейной акустики, когда акустические числа Маха составляют всего лишь 10^–3–10^–2, до недавнего времени оставалась неясной. В акустике взаимодействие ударных фронтов наблюдается при отражении от поверхности и при фокусировке высокоинтенсивных нелинейных пучков. Целью данной работы является численное и экспериментальное исследование указанных выше явлений в случае слабых ударных волн. В численной модели использовалось нелинейное эволюционное уравнение Хохлова–Заболотской–Кузнецова, которое позволяет описывать образование "ножки" Маха в фокальной "области периодических и импульсных пучков с числами Маха порядка 10^–3. В модельном физическом эксперименте образование "ножки" Маха наблюдалось при отражении N-волны, создаваемой искровым источником, от жесткой поверхности в воздухе. Оптическая визуализация ударных фронтов проводилась с помощью шлирен-метода. Экспериментально оцененные значения критического параметра, соответствующие регулярному и нерегулярному режимам отражения, сравниваются с теоретическими.

Коробов А.И., Ширгина Н.В. «Особенности распространения крутильных волн в одномерной модели гранулированной неконсолидированной среды» Физическая акустика. Нелинейная акустика. Распространение и дифракция волн. Акустоэлектроника. Геоакустика. Сборник трудов Научной конференции "Сессия Научного совета РАН по акустике и XXV сессия Российского акустического общества". Т.1, с. 189-192 (2012)

Представлены результаты экспериментальных исследований распространения крутильных упругих волн в модели гранулированной неконсолидированной одномерной 1-Д структуре, состоящей из цепочки стальных шаров, помещенных в плексигласовую трубу. К цепочке прилагается внешняя статическая сила F. Анализ упругих свойств 1-D структуры проводится с использованием закона Герца. Скорость поперечных упругих волн в цепочке значительно меньше, чем скорость в сплошной стали, и пропорциональна силе внешнего поджатия ∼F_1/6. Экспериментально измеренные значения скорости крутильных волн при увеличении силы F находятся в хорошем соответствии с теоретической зависимостью. При этом зависимость скорости крутильных волн от силы F носит гистерезисный характер. Очевидно, это связано с трением шаров о стенки трубки. Исследована эффективность генерации второй и третьей сдвиговых упругих гармоник в зависимости от внешней силы F.

Никитина Н.Е., Моничев С.А., Мотова Е.А. «Исследование влияния пластической деформации стальных образцов на их акустические свойства» Акустические измерения и стандартизация. Ультразвук и ультразвуковая технология. Атмосферная акустика. Акустика океана. Сборник трудов Научной конференции "Сессия Научного совета РАН по акустике и XXV сессия Российского акустического общества". Т. 2, с. 57-60 (2012)

Многие конструкционные материалы в процессе эксплуатации подвержены различным статическим или динамическим нагрузкам, испытывают разные напряжения, сжимающие или растягивающие, изгибные или крутильные. Цель работы заключается в исследовании влияния пластических деформаций кручения на параметры распространения ультразвуковых волн в специально подготовленных стальных образцах. Акустические характеристики металлов и сплавов в мегагерцовом диапазоне частот, обычно используемом при импульсном ультразвуковом контроле, достаточно стабильны и слабо зависят от химического состава и индивидуальных особенностей образцов. Однако малейшие нарушения структуры материала, трещинки, эксплуатационные повреждения могут оказать существенное влияние на параметры распространения упругих волн миллиметрового диапазона, несмотря на то, что отношение пространственных масштабов микроповреждений материала к длине упругой волны – величина несущественная. Нами проведены прецизионные измерения скоростей продольных в стержневых образцах, предварительно подвергнутых крутильным деформациям (за пределом упругости). Экспериментально установлено, что увеличение деформаций приводит к упрочнению материала стержня, характеризуемому возрастанием «прочностной» характеристики ρV². Также замечено возрастание волнового сопротивления ρV, в механике называемого "динамическая жесткость" или "характеристический импеданс". С другой стороны, так называемое упрочнение – предварительная ступень разрушения материала, которую возможно предсказать на основе акустических измерений.

Крит Т.Б. «Сдвиговые волны в резонаторе с кубичной нелинейностью» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 58-69 (2012)

Исследуются сдвиговые волны конечной амплитуды в одномерном резонаторе в виде слоя резиноподобной среды с жёсткой пластиной конечной массы на верхней поверхности слоя. Нижняя граница слоя колеблется по гармоническому закону с заданным ускорением. Уравнение движения частиц в резонаторе находилось с использованием модели среды с одним временем релаксации и кубичной зависимости сдвигового модуля от деформации. Амплитуда и форма сдвиговых волн в резонаторе рассчитывались численно методом конечных разностей на смещённых сетках. Измерения проводились в резонаторе в виде слоя резиноподобного полимера пластисола. По экспериментальной зависимости механического напряжения от сдвиговой деформации определялся сдвиговый модуль полимера при малых деформациях и нелинейный коэффициент. Сдвиговая вязкость и время релаксации измерялись по амплитудно-частотной характеристике, соответствующей линейному режиму. Амплитуды колебаний в резонаторе достигали значений, при которых максимальные сдвиговые деформации в слое составляли 0.4–0.6, что позволяло наблюдать нелинейные эффекты. Измеренные зависимости резонансной частоты от амплитуды колебаний соответствовали расчётным, полученным при меньшем значении нелинейного коэффициента. Исследована эволюция резонансных кривых и профилей ускорения верхней границы слоя при различных амплитудах ускорения его нижней границы. Проведён гармонический анализ профилей. Показано, что с ростом амплитуды колебаний в резонаторе значение резонансной частоты увеличивается, а форма резонансной кривой становится асимметричной. При достаточно больших амплитудах наблюдается область бистабильности. Обнаружена зависимость нелинейных эффектов от положения неоднородностей в резонаторе.

Савиных А.С., Канель Г.И., Разоренов С.В., Румянцев В.И. «Эволюция ударных волн в керамике SiC» Журнал технической физики, 83, № 7, с. 43-47 (2013)

С целью определения возможного вклада релаксационных процессов в сопротивление высокоскоростному деформированию проведены измерения эволюции волны ударного сжатия в керамике карбида кремния. При изменении толщины образцов от 0.5 до 8.3 mm не выявлено заметного затухания упругого предвестника и других признаков релаксации напряжений, эволюция волны сжатия соответствует простой волне. Измеренные значения динамического предела упругости σ_HEL = 8.72±0.17GPa и откольной прочности σ_SP = 0.5–0.62GPa с учетом плотности керамики согласуются с литературными данными.

Морозов Е.М., Муйземнек А.Ю., Шадский А.С. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. 2-е изд. (2010)

Книга представляет собой пособие для самостоятельного овладения особенностями расчета параметров механики разрушения в упругих и упругопластических телах при статической механической и термомеханической нагрузке с использованием программы ANSYS. Пособие содержит краткое описание наиболее часто используемых критериев механики разрушения – коэффициента интенсивности напряжений, инвариантного энергетического интеграла ("J-интеграла") и раскрытия трещины в своей вершине. Рассмотрены вопросы использования реализованной в программе ANSYS процедуры вычисления коэффициентов интенсивности напряжений методом аппроксимации перемещений берегов трещины, а также записанного на языке параметрического программирования APDL макроса, предназначенного для вычисления J-интеграла прямым методом. Для иллюстрации возможностей использования встроенной процедуры и предлагаемых макросов рассмотрен ряд примеров расчета коэффициентов интенсивности напряжений и "J-интеграла" для упругих и упругопластических тел простой формы при статической механической и термомеханической нагрузке. Приводятся результаты тестирования полученных решений.

Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. 3-е изд. (2010)

Изложены современные представления о методе конечных элементов и способах его реализации в задачах линейной и нелинейной механики разрушения. Ее содержанием охвачен широкий круг вопросов – от методов расчета коэффициентов интенсивности напряжений в плоских и осесимметричных телах при механическом и термическом нагружении, пластически деформированных областей и параметров локального разрушения в случае развитой пластической зоны и до ряда вычислительных экспериментов, помогающих решению сложных вопросов механического поведения упругопластических тел с трещинами. В приложении к книге даны алгоритмы решения основных задач, оформленные в виде программ для ЭВМ на языке Фортран.

Чабанов В.Е. Курс лекций по физике твердого тела для технических вузов: учеб. пособие для студ. вузов (2011)

Учебное пособие по курсу с одноимённым названием, который читается автором в течение многих лет студентам Санкт-Петербургского института машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ). Описаны характеристики жидкого состояния вещества, строение аморфных и кристаллических твёрдых тел, физические свойства твёрдых тел, механические характеристики твёрдых тел, физическая природа разрушения материалов, ультразвук и его взаимодействие с веществом, электрические явления в твёрдых телах, техническое использование некоторых свойств твёрдых тел. Кроме этого, излагаются традиционные разделы классической физики.

Эглит М.Э. Лекции по основам механики сплошных сред. 3-е изд. (2011)

Настоящая книга представляет собой записи лекций по курсу "Основы механики сплошных сред", прочитанных автором для студентов второго курса отделения механики механико-математического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Лекции охватывают следующие разделы механики сплошных сред: элементы тензорного исчисления; основные понятия, используемые для описания движения и деформирования сплошных сред; универсальные физические законы сохранения и следующие из них дифференциальные уравнения и условия на поверхностях сильного разрыва; простейшие модели жидкостей, газов и упругих сред.

Корпусов М.О. Разрушение в нелинейных волновых уравнениях с положительной энергией (2012)

В монографии рассматривается вопрос о достаточных условиях разрушения решений классических и неклассических нелинейных волновых уравнений, возникающих в теории поля. При этом рассматриваются случаи как малых, так и сколь угодно больших положительных начальных энергий.

Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. 2-е изд. (2012)

В книге даны решения контактной задачи теории упругости и пластичности, морфология поверхностных трещин и условия их возникновения, закономерности распространения возникших трещин и разрушения исходной поверхности тела. Рассмотрены вопросы практического использования положений контактной механики разрушения для изучения поверхностных повреждений, результаты соответствующих экспериментов и их согласование с расчетом, а также исследований в области численного моделирования накопления поверхностной повреждаемости при износоконтактном взаимодействии.