Буланов В.А. «О нелинейных акустических характеристиках кристаллизующейся жидкости» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 2-8 (2014)

Представлены результаты теоретических исследований нелинейного распространения звука в кристаллизующейся жидкости, содержащей центры кристаллизации. Показано существенное влияние фазовых превращений на генерацию нелинейных сигналов в кристаллизующейся жидкости. Выявлено аномальное поведение частотных и концентрационных зависимостей нелинейного акустического параметра, существенно отличающихся по своему характеру от таковых в случае жидкости с частицами без фазовых превращений. Показано, что фазовые превращения оказывают сильное влияние на центры кристаллизации с размерами, характерными для экспериментов с кристаллизующимися жидкостями в пористых средах, в которых ранее экспериментально были установлены аномалии в поведении поглощения и дисперсии скорости звука при кристаллизации и плавлении. Показано, что особенностью параметра акустической нелинейности в кристаллизующейся воде при монодисперсном распределении центров кристаллизации по размерам функции является резкое (до двух порядков) возрастание нелинейности при малых размерах. Отмечено, что важной чертой является провал при размерах, когда формально сжимаемость зародышей кристаллизации вследствие фазовых превращений становится отрицательной. Тем не менее, в целом фазовые превращения увеличивают акустическую нелинейность кристаллизующихся жидкостей. Обнаружено, что наиболее значительное влияние фазовых превращений наблюдается на относительно низких частотах и при малых размерах центров кристаллизации.

Грачев Б.Е. «Особенности вязковолновых течений вблизи колеблющихся твердых границ с различными адгезионными свойствами» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 9-13 (2014)

Для экспериментальных исследований кинематики вязких волн и генерируемых ими вязковолновых течений удобными оказываются тела вращения, поскольку при их колебательно-вращательном движении на поверхности не равна нулю только тангенциальная компонента колебательной скорости. В этом случае оказывается возможным решение уравнений Навье–Стокса с использованием граничных условий прилипания жидкости к твердому телу и равенства нулю колебательной скорости волн на бесконечности. Представлены результаты сравнения экспериментальных исследований поля вязковолновых течений вязкой жидкости вблизи нескольких шаров с поверхностями, обладающими различными адгезионными свойствами. В качестве жидкости был выбран глицерин с кинематической вязкостью ν=6,4 см²/с при нормальных условиях. Об адгезионной способности судили по краевому углу смачивания твердой поверхности жидкостью. С увеличением значения колебательной скорости шара в случае поверхности гидрофобной (графит, парафин) наблюдаемое поле скоростей течений становится существенно отличным от поля вблизи поверхности, обладающей гидрофильными свойствами (металл, окрашенная поверхность) при прочих равных условиях. Такое различие в полях скоростей течений объясняется проскальзыванием жидкости в случае гидрофобной поверхности.

Дружинин Г.А., Догадаева Т.А. «Слияние широких линий шумового спектра при переходе хаотических пульсаций газовых пузырьков в периодические» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 14-21 (2014)

Подробно исследованы численные решения уравнения Рэлея–Плессета для пульсаций газового пузырька при плавном увеличении амплитуды давления в акустической волне. Получены картины превращения линейчатого спектра периодических пульсаций в сплошной спектр с широкими спектральными линиями. Изучена динамика поведения этих широких линий и превращения сплошного спектра в линейчатый при слиянии этих широких линий. Построены спектры почти периодических колебаний и обнаружены субгармоники ниже одной восьмой.

Жилейкин Я.М., Кукаркин А.Б., Пушкина Н.И. «Нелинейное акустическое взаимодействие в трехфазных морских осадках» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 22-25 (2014)

Нелинейное возбуждение акустической волны двумя звуковыми волнами накачки исследуется в трехфазном морском осадке, который состоит из твердого каркаса и жидкой фазы, содержащей воздушные полости (бабблоны). Чтобы избежать образования ударных волн взаимодействие рассматривается в интервале частот, в котором наблюдается значительная дисперсия скорости звука. Получены нелинейные уравнения, описывающие взаимодействие акустических волн в морских осадках, содержащих в жидкой фазе воздушные полости. Получено выражение для амплитуды возбужденной волны и проведено численное исследование ее зависимости от расстояния и от резонансных частот бабблонов.

Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Оливье С., Блан-Бенон Ф. «Использование интерферометра Маха–Цендера для экспериментального исследования образования "ножки" Маха при отражении ударноволновых импульсов от жесткой поверхности» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 26-30 (2014)

Образование пространственной структуры типа «ножки» Маха – хорошо известное явление, возникающее при взаимодействии двух ударных фронтов и наблюдаемое обычно при отражении сильных ударных волн (акустические числа Маха M_а > 0.4) 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. Целью данной работы являлось экспериментальное исследование отражения нелинейной N-волны, создаваемой искровым источником в воздухе, от плоской жесткой поверхности. Профиль давления N-волны восстанавливался по оптическим измерениям, выполненным с помощью интерферометра Маха–Цендера. В эксперименте наблюдалось нерегулярное отражение; исследована эволюция «ножки» Маха и измерена траектория тройной точки по мере распространения N-волны вдоль поверхности.

Павленко О.В. «Ударные волны – возможная причина аномально высоких пиковых ускорений (> 1 g), регистрируемых при сильных землетрясениях» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 31-36 (2014)

В последние десятилетия мировая база данных сильных движений быстро растет, и все чаще сообщается о зарегистрированных аномально высоких ускорениях, превышающих 1 g. Подобные случаи анализируются, и в качестве возможных причин аномально высоких ускорений называют помехи записи (колебания постамента, падения предметов на акселерометр), наложившиеся на запись слабые землетрясения, оползни и т.п. Однако при землетрясении Тохоку (Япония, 11.03.2011, Mw=9.0) 19 станций сильных движений Японии зарегистрировали ускорения выше 1 g, максимальное ∼3 g. Акселерограммы имеют вид импульсных сигналов с резким возрастанием ускорений в одной или двух группах волн (что связано со строением очага землетрясения). Построены модели поведения грунта при землетрясении Тохоку на ∼50 станциях (вертикальных группах) Kik-Net, зарегистрировавших наиболее высокие ускорения. При землетрясении Тохоку наблюдалось «атипичное» поведение грунта: вместо существенно нелинейного поведения, с падением (с началом сильных движений) и восстановления (по окончании сильных движений) модулей сдвига, как ранее было найдено при землетрясениях 1995–2000 гг. с Mw=6.7–7.3, при землетрясении Тохоку модули сдвига резко возрастали и показывали упрочнение грунта в моменты наибольшей интенсивности сильных движений; после этого модули сдвига снижались. Такое поведение наблюдалось на многих станциях Kik-Net с самыми разными грунтовыми условиями. На станциях с мягкими грунтами снижение модулей сдвига сопровождалось понижением основной частоты сильных движений. Мощные слои грунта были захвачены колебаниями, до глубин установки нижних акселерометров вертикальных групп (до 500–1300 м). С учетом всех наблюдаемых особенностей, наиболее вероятным физическим механизмом наблюдаемого «нетипичного» поведения грунта (волны сжатия) и зарегистрированных высоких пиковых ускорений являются преобразованные (ослабленные на некотором расстоянии от очага) ударные волны, излученные двумя областями максимальных разрывов разломной плоскости очага землетрясения.

Кузнецов В.П. «Спектральные методы в теории нелинейных волн» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 37-44 (2014)

Излагается новый метод получения точных решений ряда эволюционных уравнений нелинейной акустики в спектральной форме для сред с диссипацией, дисперсией и дифракцией. Решения анализируются для случая гармонического источника. Приведены графики спектральных амплитуд и полевые формы волны, полученные суммированием большого числа гармоник для различных сред и параметров нелинейности.

Николаева А.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Акустическая радиационная сила при падении ультразвукового пучка на сферический твердотельный рассеиватель в жидкости» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 45-52 (2014)

Рассматривается проблема прецизионного измерения акустической радиационной силы при падении ультразвукового пучка на мишень в виде твердотельного шарика. На основе известных аналитических соотношений разработана численная модель для расчета силы в случае сферического рассеивателя произвольного размера при падении плоской гармонической волны. Описаны экспериментальные исследования по измерению радиационной силы в широком диапазоне интенсивностей падающей волны с использованием двух методов, различающихся по способу контроля положения мишени. Приведены схемы экспериментальных установок, методы измерений радиационной силы, графически представлены полученные экспериментальные данные и проведен анализ результатов.

Росницкий П.Б., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Определение параметров ультразвукового излучателя для обеспечения определенной амплитуды ударного фронта в фокусе» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 53-60 (2014)

Во многих современных медицинских приложениях мощного сфокусированого ультразвука используется нелинейный акустический эффект образования ударных фронтов (или разрывов) в профиле волны в фокусе. Например, этот эффект используется при механическом разрушении опухолей высокоамплитудными ударными импульсами – гистотрипсии. Амплитуда ударного фронта при этом зависит от рабочей частоты и геометрии излучателя; а ее оптимальная величина для различных приложений будет различной. Таким образом, стоит задача определения параметров излучателя, позволяющих получить определенное значение амплитуды фронта в фокусе, необходимое для конкретного приложения. Основное предположение развитого в данной работе подхода состоит в том, что главным параметром излучателя, определяющим амплитуду разрыва, является его угловая апертура. Проверка этого предположения и определение характерных параметров ударно-волнового профиля в зависимости от параметров фокусированного излучателя были проведены на основе многопараметрических численных расчетов полей, создаваемых такими излучателями. Моделирование проводилось на основе уравнения Хохлова–Заболотской. Предложен метод выделения профиля с полностью развитым разрывом, создаваемым излучателем с заданными параметрами. Развит подход для определения амплитуды разрыва между временными точками профиля, соответствующими задаваемому уровню временной производной от волнового профиля относительно его максимума. При этом величина уровня определяется путем сравнения мощности тепловых источников в фокусе, рассчитанной численно и аналитически с использованием значения амплитуды разрыва. На основе полученных данных проведён расчет характерных значений амплитуды разрыва для излучателей, работающих на частоте 1 МГц в диапазоне угловых апертур от 0.8 до 2. Показано, что для создания разрывов амплитудой порядка 80 МПа, необходимых для гистотрипсии, оптимальными являются излучатели с угловой апертурой, близкой к единице.

Козлов В.С., Коробов А.И. «Влияние изменения дефектной структуры в поликристаллическом сплаве алюминия на его упругие свойства» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 61-69 (2014)

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния изменения дефектной структуры в поликристаллическом сплаве алюминия Д16 на его линейные и нелинейные упругие свойства. Изменение дефектной структуры в исследуемом образце вызывается приложением к нему циклических статических механических напряжений растяжения–сжатия–растяжения–сжатия. Исследования упругих свойств исследуемого образца в процессе приложения переменных нагрузок проводились статическим, квазистатическим и динамическим методами. Ультразвуковые измерения проводились импульсным методом. Исследование нелинейных упругих свойств исследуемого материала проводились двумя методами: динамическим спектральным методом по эффективности генерации второй акустической гармоники в поле акустической волны конечной амплитуды на частоте 5 МГц и квазистатическим методом по результатам измерения изменения скорости акустических волн в образце в зависимости от приложенного к нему статического давления.

Одина Н.И., Полюшко А.С. «Нелинейный упругий параметр дифосфида кадмия в области фазового перехода соизмеримая-несоизмеримая фаза» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 70-73 (2014)

Приводятся результаты экспериментального исследования нелинейных упругих свойств монокристалла дифосфида кадмия в области фазового перехода соизмеримая–несоизмеримая фаза при температуре 305–318 К. Измерения производились фотоакустическим методом при лазерном гармоническом возбуждении и пьезоэлектрической регистрации в области температур 280–330 К. В интервале температур 305–318 К на температурной зависимости амплитуды фотоакустического сигнала, пропорциональной нелинейному параметру, обнаружена аномалия, которая связывается с протеканием фазового перехода соизмеримая–несоизмеримая фаза. Проводится обсуждение полученных результатов.

Назаров В.Е., Кияшко С.Б. «Пилообразные акустические волны в средах с гистерезисной нелинейностью» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 74-82 (2014)

Проведены исследования распространения периодических пилообразных волн в недиспергирующих средах с квадратичной упругой и гистерезисной нелинейностью. Из сравнения точных решений для пилообразных волн и их спектральных характеристик выявлены закономерности нелинейных акустических эффектов в таких средах. Показано, что, в отличие от среды с упругой квадратичной нелинейностью, в гистерезисных средах могут проявляться эффекты нелинейной дисперсии.

Фокин А.В. «Исследование возможности существования несимметричных режимов вынужденных колебаний осциллятора с сухим трением» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 83-89 (2014)

Рассматривается задача о вынужденных колебаниях осциллятора с сухим (кулоновским) трением. Ранее был найден класс несимметричных решений, описывающий установившийся режим вынужденных колебаний. Несимметрия колебаний проявляется в различии амплитуд смещений в противоположных направлениях относительно положения равновесия. Указанный класс решений получен при условии, что длительность одного цикла колебаний равна периоду возбуждающей колебания силы, длительности полуциклов (время движения в противоположных направлениях) равны, отсутствуют остановки ненулевой длительности и смена направления движения на каждом из полуциклов. В работе исследуется вопрос о возможности расширения указанного класса решений за счет отказа от условия равенства длительностей полуциклов. Показано, что может существовать лишь два типа решений. Первое решение получено в явном виде, однако численное моделирование для достаточно представительного набора параметров показало, что оно не удовлетворяет условию отсутствия смены направления движения на полуциклах. Для второго типа решений выведено трансцендентное уравнение определяющее длительность полуциклов.

Крит Т.Б., Андреев В.Г., Шанин А.В., Голубкова И.И. «Упругие свойства полимерного слоя при одноосном сжатии в цилиндрической геометрии» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 90-95 (2014)

Исследуются линейные и нелинейные упругие модули полимерного материала пластисола. Материал полимеризован между двумя твердотельными соосными цилиндрами. В процессе полимеризации в цилиндрической геометрии внутри материала создаются механические напряжения. Определить величину этих напряжений можно сравнивая измеренные значения упругих параметров материала, полимеризованного между цилиндрами, со значениями, измеренными при одноосном сжатии этого материала, полимеризованного между плоскими параллельными твердотельными пластинами. Измерения, как в плоской, так и в цилиндрической геометрии были проведены методом статической деформации. В плоской геометрии к одной из границ, между которыми находится пластисол, прикладывалось известное напряжение, создававшее в пластисоле сдвиговую деформацию. В то же время вторая граница была закреплена таким образом, чтобы она не могла смещаться в направлении сдвиговой деформации. Вместе с тем, крепления позволяли этой границе смещаться в направлении, перпендикулярном направлению сдвиговой деформации пластисола. Сдвиговая деформация, возникающая при различных величинах одноосного сжатия и различных значениях сдвигового напряжения, измерялась при помощи микрометрического индикатора. Второй микрометрический индикатор служил для измерения толщины пластисола, соответствующей различным значениям одноосного напряжения. В цилиндрической геометрии сдвиговая деформация создавалась путём поворота одного из двух соосных цилиндров, к которому по касательной к боковой поверхности прикладывалось известное напряжение. Сдвиговая деформация, как в случае измерений в плоской геометрии, так и при измерениях в цилиндрической геометрии, достигала 0.4–0.6 толщины. При таких деформациях проявляются нелинейные эффекты, как в отсутствие одноосного сжатия, так и при его наличии, что позволяет оценить вклад нелинейности в проявляемые материалом упругие свойства и оценить нелинейные параметры Ландау. Одновременно при указанных деформациях угол поворота одного цилиндра относительно другого не превышает 20°, а угол сдвиговой деформации слоя не превышает 70°. Диаметры цилиндров 30 мм и 40 мм в несколько раз больше толщины слоя 5 мм. Характер зависимости напряжения от деформации и измеренный статический модуль сдвига в цилиндрической геометрии и в плоской геометрии при одинаковой толщине пластисола существенно различаются. Параметр Ландау A, измеренный в плоской геометрии с приложением одноосного сжатия, равен –392±4 кПа.

Толипов Х.Б. «Неоднородные акустические волны малой интенсивности» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 96-101 (2014)

Выполнен анализ обладающих неоднородной формой локализованных структур акустических волн. В определенных условиях процесс распространения волн сопровождается в ходе движения непрерывным нелинейным спадом амплитуды смещений, и излучением объемных волн, что позволяет выделить их как новый класс волн малой интенсивности с неоднородной структурой. Обнаружено новое физическое явление, неизвестное в технической литературе. Выявлена специфическая разновидность волн со сложной структурой, распространяющаяся вдоль ребра по устойчивой траектории.

Кудрявцев Е.М., Зотов С.Д., Лебедев А.А., Ляховицкий М.М., Покрасин М.А., Рощупкин В.В. «О влиянии предварительного импульсно-лазерного облучения на акустическую эмиссию никеля при высокотемпературном отжиге» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Нелинейная акустика", с. 102-104 (2014)

Выполненные эксперименты показывают, что сделанное предположение о возможности повышения эффективности высокотемпературного отжига образцов за счёт вспомогательного лазерного облучения, – имеет все основания быть справедливым. Для окончательного прояснения проблемы необходимы дополнительные исследования.