Диагностика упругих свойств гранулированных неконсолидированных сред методами нелинейной акустики (1102811), страница 4
Текст из файла (страница 4)
10). Это подтверждаетпредположение, что немонотонное изменение как нелинейных упругихпараметров в ГНС, так и ее электрического сопротивления связано соструктурным фазовым переходом, вызванным внешним статическим давлением.В результате структурного перехода происходит изменение упаковки шаров вГНС, приводящее к изменению соотношения между количеством слабо и сильноподжатых контактов.Вчетвертойприводятсяглаверезультатытеоретическогоанализаиэкспериментальныхисследованийвнешнеговлияниядавленияособенностинаотраженияакустических волн основнойчастотыРис.
13.Зависимость нормированныхтеоретическогоиэкспериментальноизмеренногонелинейныхупругихпараметров второго порядка от давленияотдвумерногогранулированногонеконсолидированногослоя,состоящего из металлическихшаров диаметром 4 мм. Наосноветеорииакустической18контактнойнелинейности(описание которой приводится в работе Руденко О.В., Чинь Ань Ву,«Нелинейные акустические свойства контакта шероховатых поверхностей ивозможности акустодиагностики статистических характеристик поверхностей.»Акустический журнал, 1994, том 40, № 4, с.
668-672) нами объяснено поведениевторой акустической гармоники, обнаруженной в спектре отраженногоакустического сигнала от слоя стальных шаров диаметром 4 мм. Полученнаятеоретическая зависимость нелинейного акустического параметра от давленияаналогична зависимости нелинейного акустического параметра, вычисленногопо измеренным экспериментальным значениям амплитуд первой и второйакустических гармоник (Рис. 13). Приведенные на Рис.
13 теоретическая иэкспериментальная зависимости нелинейных упругих параметров от давления,нами объяснены дисперсией в размерах шаров.ВЗаключениисформулированыосновныерезультатыивыводыдиссертационной работы.ОСНОВНЫЕРЕЗУЛЬТАТЫИВЫВОДЫДИССЕРТАЦИОННОЙРАБОТЫ1.
Созданы экспериментальные установкии разработаны методики дляисследования линейных и нелинейных упругих свойств одномерной итрехмерной гранулированных неконсолидированных сред в зависимости отвнешних воздействий.2. На основе теории контактного взаимодействия Герца предложено уравнениесостояния для одномерной гранулированной неконсолидированной среды(ОГНС) с учетом кубичных членов по деформации. Получены аналитическиевыражения для коэффициентов упругости 2, 3 и 4 порядков ОГНС, входящихв уравнение состояния. Показано, что упругая нелинейность исследуемойсреды, связанная с контактом Герца, больше чем на порядок превышаетупругую нелинейность, определяемую ангармонизмом кристаллическойрешетки материала, из которого изготовлены шары.3.
Теоретическииэкспериментальноисследованостатической силы, приложенной к ОГНСвлияниевнешнейна ее нелинейные упругиесвойства. Обнаружена немонотонная зависимость нелинейных упругих19параметров 2 и 3 порядков в ОГНС при изменении величины внешней силы.Аномальноеповедениенелинейныхупругихпараметровобъясненоструктурным фазовым переходом от одномерной к двумерной структуре,вызванным внешней статической силой, приложенной к ОГНС.4. Получены выражения для коэффициентов упругости 2, 3, 4 порядков инелинейных упругих параметров второго и третьего порядков в трехмернойгранулированной неконсолидированной среде (ГНС).5.
Экспериментально исследовано влияние внешнего статического давления иамплитуды зондирующего сигнала на величину скорости упругой волны вГНС. Обнаружено, что при увеличении амплитуды зондирующего сигнала вГНС наблюдалось отклонение зависимости относительной скорости упругойволныотамплитудыоттеоретическипредсказаннойквадратичнойзависимости. Полученная зависимость объясняется структурным фазовымпереходом в ГНС, вызванным упругой деформацией в акустической волне, и,как следствие, изменением соотношения между количеством сильно и слабоподжатых контактов.6. Теоретически и экспериментально исследовано влияние внешнего давленияна величину нелинейных упругих параметров 2 и 3 порядков в ГНС.Экспериментально обнаружена немонотонная зависимость нелинейныхупругих параметров в ГНС от давления, что противоречит теоретическомурассмотрению (16-17).
Наблюдаемаянемонотонная зависимость этихпараметров была объяснена структурными фазовыми переходами в ГНС,вызванных внешним давлением. В результате фазового перехода происходитперестройка упаковки шаров в ГНС и изменение соотношения между сильнои слабо поджатыми контактами.7. Экспериментально обнаружена немонотонная зависимость электрическогосопротивления от внешнего давления. При этом интервал давлений, прикоторых происходило увеличение сопротивленияобластями давлений, при которых происходилоГНС, совпадалисаномальное увеличениенелинейных параметров ГНС. Это подтверждает предположение, чтонемонотонное изменение как нелинейных упругих параметров в ГНС, так и20ее электрическогосопротивлениясвязаносоструктурным фазовымпереходом, вызванным внешним статическим давлением.8. Теоретически и экспериментально исследовано нелинейное отражениегармонической волны от слоя стальных шаров, имеющих малую дисперсиювеличины их диаметров.
На основе теории контактной акустическойнелинейности теоретически рассчитана зависимость нелинейного упругогопараметра второго порядка от внешнего давления, приложенного к слою.Результатытеоретическогоанализанаходятсявсоответствиисэкспериментальными результатами.9. Проведенные экспериментальные и теоретические исследования позволяютсделать следующие выводы:а)приложениевнешнегостатическогодавлениякГНСпозволяетпрактически на порядок изменять величину упругих коэффициентов 2, 3 и 4порядков;б) структурный фазовый переход в ГНС может быть вызван как статическим,так и динамическим воздействием.СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.
Ширгина Н.В., Коробов А.И., Кокшайский А.И. Влияние статических идинамических внешних воздействий на упругие нелинейные свойства моделигранулированной неконсолидированной среды // Акустический журнал. 2013.Т. 59. № 5. С. 552–560.2. Коробов А.И., Бражкин Ю.А., Ширгина Н.В. Нелинейные упругие свойствамодели одномерной гранулированной неконсолидированной структуры //Акустический журнал. 2012.
Т. 58. № 1. С. 103–111.3. Shabalina E.D., Shirgina N. V, Shanin A. V. High-frequency modes in a twodimensional rectangular room with windows // Acoust. Phys. 2010. Т. 56. № 4. С.525–536.4. Korobov A., Shirgina N., Kokshaiskiy A. The influence of external factors on theelastic properties of 3-D unconsolidated granular medium // Proceedings ofMeetings on Acoustics. : American Institute of Physics, 2012. С. 045017–045017.215. Korobov A.I., Brazhkin Y.A., Shirgina N. Nonlinear phenomenon in onedimensional model of granular unconsolidated medium // Proceedings of Meetingson Acoustics.
: American Institute of Physics, 2013. С. 045003–045003.6. Korobov A., Shirgina N., Kokshaiskiy A. Nonlinear elastic effects in fluidsaturated granular media // Proceedings of the 2013 International Congress onUltrasonics (ICU 2013). : Research Publishing, 2013. С. 820–825.7. Korobov A.I., Shirgina N.V., Kokshaiskiy A.I. Experimental study of nonlinearelastic properties of unconsolidated medium under various external influences //2012 IEEE International Ultrasonics Symposium. : IEEE, 2012.
С. 507–510.8. Ширгина Н.В. Особенности распространения поперечных упругих волн водномерной гранулированной структуре // Материалы Международногомолодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2012», Секция «Физика»,подсекция «Радиофизика». М.: МАКС Пресс, 2012. С. 235-237.9. Ширгина Н.В. Нелинейное отражение упругих волн от гранулированногонеконсолидированного слоя // Материалы международной конференциистудентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ-2013», Секция«Физика», Т.2, М.: Физический факультет МГУ. С.
40-42.10. Korobov A.I., Shirgina N.V., Kokshayskiy A.I. The Influence of External Factorson the Elastic Properties of 3-D Unconsolidated Granular Medium // Book ofabstracts of XVII International Conference on Nonlinear Elasticity in Materials(XVII ICNEM)., 2012. С. 5.11. КоробовА.И.,ШиргинаН.В.,КокшайскийА.И.Особенностираспространения упругих волн в 3-D гранулированной неконсолидированнойсреде // Труды XIII Всероссийской школы-семинара “Волновые явления внеоднородных средах”, Секция 8, Звенигород. - 21-26 мая 2012.
, 2012. С. 44–47.12. Коробов А.И., Ширгина Н.В. Кокшайский.А.И. Исследование линейных инелинейныхупругихсвойств3Dмоделинеконсолидированнойгранулированной среды // Сборник трудов III Международной конференции«Воздействие упругих волн на флюиды в пористых средах» (EWEF-2012). 24-28 сентября 2012 г., Москва. , 2012. С. 64.2213. Коробов А.И., Ширгина Н.В., Кокшайский А.И.
Экспериментальныеисследования нелинейных эффектов при распространении упругих волн в 3D гранулированной неконсолидированной среде // Сборник трудов научнойконференции «Сессия научного совета РАН по акустике и XXV сессияРоссийского Акустического Общества. M.: ГЕОС, 2012.
С. 184–188.14. Коробов А.И., Ширгина. Н.В. Особенности распространения крутильныхволн в одномерной модели гранулированной среды // Сборник трудовнаучной конференции «Сессия научного совета РАН по акустике и XXVсессия Российского Акустического Общества. Т.1. М.: ГЕОС, 2012. С. 189–192.15. Korobov A., Shirgina N., Kokshaiskiy A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
