|
|
|
|
|
|||
|
Нелинейная акустика структурно-неоднородных сред
В последнее десятилетие все большее внимание в ИПФ уделяется изучению структурно-обусловленных нелинейных эффектов в твердых телах, например, в горных породах, поликристаллических металлах, конструкционных материалах и т.д. Основные направления исследований
Развитые в ИПФ РАН физические и реологические модели микронеоднородных сред показали, что наличие даже очень малых концентраций высокосжимаемых дефектов (например, трещин) приводит к сильному увеличению нелинейности материала при практически неизменной величине линейных упругих модулей , что может быть использовано, например, для раннего обнаружения трещин.
При проведении экспериментальных исследований нелинейных акустических эффектов в различных микронеоднородных средах было обнаружено, что проявления структурно-обусловленной нелинейности материала могут носить гистерезисный и (или) диссипативный характер.
Другим примером проявления диссипативной нелинейности среды является акустический аналог Люксембург-Горьковского эффекта кросс-модуляции. В лабораторных и натурных экспериментах наблюдались и теоретически исследовались и другие эффекты «неклассической» нелинейности – генерация разностной частоты и высших гармоник, нелинейное ограничение амплитуды и самопросветление, самодемодуляция и нелинейная задержка импульсов, нелинейные сдвиг резонансной частоты и потери, медленная динамика акустически активируемых образцов, проявления дилатансии, поляризационной анизотропии и дисперсии нелинейности и т.д. Избранные публикации : Nazarov V.E., Ostrovsky L.A.,Soustova I.A., Sutin A.M. Nonlinear acoustics of microinhomogeneous media // Phys. Earth & Planet. Interiors, 1988, V. 50, № 1, 65-73 . Зименков С . В ., Назаров В . Е . Нелинейные акустические эффекты в образцах горных пород // Физика Земли , 1993, № 1, 13-18 . Зайцев В.Ю., Назаров В.Е., Таланов В.И. Экспериментальное исследование самовоздействия сейсмоакустических волн // Акуст. журн. 1999, Т. 45, № 6, 799-806. V. Zaitsev, V. Gusev, B. Castagnede. Luxemburg-Gorky Effect Retooled for Elastic Waves: A Mechanism and Experimental Evidence // Phys. Rev. Lett., 2002, V. 89(10), 105502. V. Zaitsev, V. Gusev, B.Castagnede. Thermoelastic mechanism for logarithmic slow dynamics and memory in elastic wave interaction with individual cracks // Phys. Rev. Lett. 2003, V. 90, № 7, 075501 . Боголюбов Б.Н., Лобанов В.Н., Назаров В.Е., Рылов В.И., Стромков А.А., Таланов В.И. Амплитудно-фазовая модуляция сейсмоакустической волны под действием лунно-солнечного прилива // Геология и геофизика, 2004, Т. 45, № 8, 1045-1049. Tournat V., Zaitsev V., Gusev V., Nazarov V., Bequin P., Castagnede B. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Данное направление физической акустики успешно развивается в ИПФ РАН с 1970-1980 г.г., начиная с исследований нелинейных эффектов в жидкости с пузырьками газа. В отличие от слабой (обусловленной межмолекулярным взаимодействием) нелинейности однородных жидкостей, такие среды из-за высокой сжимаемости пузырьков обладают сильной акустической нелинейностью. Наблюдение нелинейных эффектов, обусловленных пузырьками, может быть эффективно использовано для их диагностики даже при очень малых концентрациях газа. 
Подобные материалы из-за присутствия в них таких структурных особенностей как микротрещины и трещиноподобные дефекты, дислокации, межзеренные границы и контакты, приобретают ярко выраженные нелинейные акустические свойства. При этом по сравнению с атомарной нелинейностью монокристаллов и однородных аморфных тел структурно-обусловленная нелинейность не только аномально возрастает, но и приобретает качественно новые черты, не описываемые «классической» теорией нелинейной упругости. Кроме общефизического интереса, внимание к исследованию соответствующих нелинейных эффектов связано также с их чрезвычайно высокой «структурной чувствительностью», открывающей новые диагностические возможности для применений в материаловедении, неразрушающем контроле, задачах сейсмоакустического мониторинга и т.д. 
