ИСТИНА

Проект направлен на экспериментальные и теоретические исследования нелинейных акустических волн в клиньях из кристаллов и изотропных поликристаллических металлов с дефектами. Будут проведены теоретические и экспериментальные исследования особенностей генерации высших клиновых акустических гармоник как в клиньях из анизотропного кристалла ниобата лития, так и в клиньях из изотропных поликристаллических металлов с дефектами. Генерация акустических клиновых гармоник в кристаллических клиньях связана с упругой нелинейностью, определяемой ангармонизмом кристаллической решетки. Будет исследовано влияние анизотропии упругих свойств кристаллического клина на эффективность генерации клиновых гармоник в нем. В клиньях из изотропных твердых тел ввиду высокой симметрии материала клина генерация второй клиновой гармоники невозможна. Однако в наличие в клине из изотропного металла дефектов и остаточных напряжений приводить к возникновению в нем структурной упругой нелинейности, приводящей к генерация высших клиновых гармоник в изотропном клине. Для экспериментального исследования генерации гармоник в изотропном клине планируется создание в нем дефектов и контролируемых остаточных напряжений путем приложения к нему статических напряжений растяжения – сжатия. Это приведет к накоплению дислокаций, микротрещин, остаточных напряжений, поворот микрозерен, изменение состояния межзеренных границ в материале клина и появлению структурной нелинейности в нем. Планируется установить корреляцию между прочностными характеристиками клина и нелинейными упругими свойствами клиновых волн в нем. Полученные в проекте научные результаты будут перспективны для неразрушающего контроля материалов, изделий и структур, полезны для нелинейной акустики твердых тел, механики и материаловедения. Выполнение проекта планируется в Центре коллективного пользования по нелинейной акустической диагностике и неразрушающему контролю физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, оснащенного современным измерительным ультразвуковым оборудованием и оригинальными экспериментальными установками, созданными на кафедре акустики физического факультета МГУ.

The project is aimed at experimental and theoretical studies of nonlinear acoustic waves in wedges made of crystals and isotropic polycrystalline metals with defects. Theoretical and experimental studies of the features will be carried out Generation of higher wedge acoustic harmonics as in wedges from an anisotropic crystal lithium niobate, and in wedges made of isotropic polycrystalline metals with defects. The generation of acoustic wedges in crystal wedges is associated with elastic The nonlinearity determined by the anharmonicity of the crystal lattice. Will be investigated the influence of the anisotropy of the elastic properties of the crystal wedge on the generation efficiency wedge harmonics in it. In wedges made of isotropic solids due to high symmetry wedge material generation of the second wedge harmonic is impossible. However, in presence in the wedge From an isotropic metal of defects and residual stresses, it leads to the appearance in it structural elastic nonlinearity, leading to the generation of higher wedge harmonics in isotropic wedge. For an experimental study of the generation of harmonics in an isotropic wedge is planned to create in it defects and controlled residual stresses by the application to it of static tensile stresses - compression. This will result in the accumulation of dislocations, microcracks, residual stresses, rotation of micrograins, change in state grain boundaries in the material of the wedge and the appearance of structural nonlinearity in it. It is planned to establish a correlation between the strength characteristics of the wedge and nonlinear elastic properties of wedge waves in it.  The scientific results obtained in the project will be promising for non-destructive control of materials, products and structures, are useful for non-linear acoustics of solids, mechanics and materials science.  The project is planned to be implemented at the Center for Collective Use on the Nonlinear Acoustic diagnostics and non-destructive testing of the Faculty of Physics of Moscow State University M.V. Lomonosov, equipped with modern measuring ultrasound equipment and original experimental installations created at the Department of Acoustics physical faculty of Moscow State University

1.Будет проведена модернизация измерительного ультразвукового комплекса для проведение экспериментальных исследований с клиновыми волнами в клиньях из кристалла ниобата лития и из изотропного поликристаллического сплава алюминия. 2. Дополнительно к автоматизированному ультразвуковому комплексу будет разработана система для создания в металлических клиньях контролируемых деформаций (включая пластические деформации) сжатия-растяжения с автоматической регистрацией величины приложенной к образцу параллельно ребру клина механической силы и изменения длины образца, вызванного этой силой. 3. Будут разработаны и реализованы эффективные методы для генерации и регистрации клиновых волн в клиньях из поликристаллических металлов и пьезоэлектрических кристаллов. 4 Будут экспериментально исследованы особенности локализации упругих волн в остроугольных клиньях методом лазерной доплеровской сканирующей виброметрии. 5.Будут выполнены экспериментальные исследований влияния накопления дефектов в образце клина из изотропного поликристаллического сплава алюминия Д16, вызванных приложением к клину контролируемых статических деформаций сжатия – растяжения, на линейные и нелинейные акустические свойства клиновых волн. 5. Будут изготовлены образцы 2 остроугольных клиньев из анизотропного кристалла ниобата лития с различной апертурой угла. Полученные научные результаты будут направлены в печать и доложены на престижных научных конференциях.

Коллектив исполнителей длительное время занимается изучением взаимодействия акустических волн с частицами, дефектами и физическими полями, существующими в твердых телах. Авторами проекта были получены следующие основные результаты: -создан оригинальный комплекс исследовательской аппаратуры (в том числе автоматизированной с помощью персонального компьютера) и разработаны экспериментальные методы для изучения влияния внешних воздействий (температуры, электрических и магнитных полей, давления) на линейные и нелинейные акустические свойства твердых тел; - реализован спектральный метод (по эффективности генерации высших упругих гармоник в поле упругой волны конечной амплитуды) для исследования нелинейных упругих свойств твердых тел; -разработаны экспериментальные методы по дистанционной (бесконтактной) визуализации и локализации поверхностных и подповерхностных дефектов в твердых телах и фантомах биологических тканей; -впервые разработан и реализован метод для определения пространственного распределения нелинейного акустического параметра в поликристаллических металлических пластинах. Экспериментально показано, что пространственное распределение нелинейного акустического параметра в исследуемом образце коррелирует с распределением дефектов в нем; -разработаны и реализованы экспериментальные методы для исследования эффектов быстрой и медленной динамики в твердых телах с дефектами методом акустической нелинейной резонансной спектроскопии; -экспериментально исследовано влияние статического давления, приложенно го к неконсолидированной гранулированной среде на ее линейные и нелинейные упругие свойства; -впервые экспериментально наблюдалась генерация второй акустической гармонике в клине из изотропного поликристаллического металла с дефектами. - впервые разработана и реализована экспериментальная методика для исследования нелинейных упругих свойств плоской границы двух твердых тел.

Приведены результаты экспериментальных исследований линейных и нелинейных свойства клиновых упругих волн в образцах остроугольных клиньев из изотропного поликристаллического сплава Д16 с дефектами. В образцах импульсным методом измерены скорости клиновых упругих волн. В интервале частот (0.25–1.5) МГц исследована дисперсия скорости клиновых упругих волн. Дисперсии скорости в указанном диапазоне частот обнаружено не было. С помощью лазерного доплеровского сканирующего виброметра исследована локализация клиновых упругих волн у ребра клина. В образцах клиньев обнаружена генерация второй гармоники клиновых упругих волн. Исследована зависимость скорости и амплитуды второй гармоники клиновых упругих волн от амплитуды первой гармоники клиновых упругих волн. Отмечено, что наблюдаемые нелинейные эффекты в клиновых волнах не могут быть объяснены в рамках пятиконстантной теория упругости Мэрнагана. Эти эффекты объясняются наличием в исследуемых образцах структурной нелинейности, обусловленной предварительно созданной в образцах дефектной структурой. Полученные в работе результаты перспективны для создания новых методов неразрушающего контроля материалов, изделий и структур, основанных на методах нелинейной акустики. Полуученные результаты направлены и приняты для опубликования в журнале "Журнал технической физики."