ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы современной акустики, связанной с изучением особенностей распространения и взаимодействия упругих волн конечной амплитуды в неоднородных средах. Внимание в проекте уделяется исследованию упругих свойств неконсолидированных гранулированных сред, которые моделируются упругими сферами из металла и стекла.

В работе приводятся результаты исследования упругих свойств гранулированной неконсолидированной среды (ГНС) при возникновении в ней структурных фазовых переходов под действием внешних статических воздействий. В качестве модели среды использовалась система металлических шаров диаметром 2 мм и 4 мм. Экспериментально выявлено аномальное поведение нелинейных упругих параметров при под воздействием изменяющегося внешнего статического давления, которое в свою очередь вызывает структурный фазовый переход в системе. Возникновение структурного фазового перехода в образце независимым образом подтверждается путем измерения электрического сопротивления системы в зависимости от внешней статической силы. Результаты анализируются на основании теории Герца. среде. Разработаны экспериментальная установка и методика для исследования особенностей распространения сдвиговых упругих волн в одномерной модели гранулированной неконсолидированной среды. Экспериментально исследована зависимость коэффициента сдвига от внешнего давления. Зависимость коэффициента сдвига от внешнего давления имела гистерезисный характер при реверсивном изменении давления. При этом значение коэффициента сдвига увеличивалось приблизительно на 40% с ростом давления. Спектральным методом исследовано влияние внешнего статического давления на нелинейные упругие свойства одномерной гранулированной неконсолидированной среды. Обнаружена немонотонная зависимость нелинейных упругих параметров 2-го и 3-го порядков от величины внешнего поджатия. Полученная немонотонность в зависимостях нелинейных параметров объясняется конкурирующими механизмами контактной и гистерезисной нелинейностей и структурными фазовыми переходами внутри цепочки. Проведены исследования упругих свойств флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды (ФГНС). В качестве модели среды использовалась система плотно упакованных металлических шаров диаметром 2 мм и 4 мм, пространство между которыми заполнялось жидкостями с различными упругими свойствами – этиловым спиртом, глицерином и минеральным моторным маслом SAE 10W-30. Исследовалось влияние статических (внешнее давление) и динамических воздействий (амплитуда зондирующей волны) на линейные и нелинейные упругие свойства ФГНС. Экспериментально исследованы зависимости скорости упругих волн от величины внешнего давления и амплитуды зондирующего сигнала, а также зависимости амплитуды второй гармоники от амплитуды сигнала основной частоты. Во флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среде (ФГНС) величина скорости упругих волн значительно отличается от скорости упругих волн в скелете и скорости в жидкости, заполняющий скелет. При увеличении амплитуды зондирующего сигнала при постоянном внешнем давлении в ФГНС скорость упругих волн в среде уменьшается по линейному закону. Зависимость скорости упругих волн от амплитуды и от давления для ФГНС значительно слабее, чем зависимость скорости упругих волн в среде без флюида. Степенная зависимость амплитуды второй гармоники от амплитуды основной частоты для ФГНС не равна 2, что свидетельствует о большой структурной нелинейности в системе. Полученные результаты и их сравнение с результатами, полученными гранулированной неконсолидированной без флюида свидетельствуют о том, что во флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среде существуют два конкурирующих механизма нелинейности: герцевская нелинейность между компонентами твердого гранулированного скелета, и квадратичная нелинейность, связанная с межатомным взаимодействием в жидкости.