Белянкова Т.И., Калинчук В.В. «Особенности локализации волнового поля в преднапряженном функционально-градиентном слое» с. 219-234

Исследуются особенности формирования волнового поля в предварительно напряженном функционально-градиентном слое, инициированного действием поверхностного источника гармонических колебаний. Предполагается, что упругие модули и плотность материала слоя изменяются с глубиной по произвольному закону. В качестве исходного материала среды использована модель гиперупругого материала с модулями упругости III порядка. Краевая задача для системы уравнений Ламе сведена к системе задач Коши с начальными условиями, решение которой строится модифицированным применительно к особенностям задачи методом Рунге–Кутты–Мерсона. На примере сдвиговых колебаний функционально-градиентного слоя исследовано влияние типа неоднородности, величины изменения свойств и характера начального напряженного состояния на распределение смещений по глубине. Особое внимание уделено особенностям локализации смещений внутри слоя с интерфейсным включением в окрестности критических частот. Показана непосредственная связь структуры неоднородного слоя с характером локализации смещений по глубине. Выявлено существенное возрастание роли начальных напряжений и величины изменения параметров материала в окрестности критических частот. DOI: 10.7868/S0320791917030042

Гурбатов С.Н., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. «Об использовании вырожденного параметрического взаимодействия интенсивных акустических пучков для усиления слабых сигналов» с. 235-245

Рассматривается вырожденное параметрическое взаимодействие интенсивного акустического пучка накачки и слабого сигнального пучка на субгармонике. Использование специальной излучающей системы с независимым излучением сигналов на гармонике и субгармонике позволило исследовать особенности нелинейного взаимодействия как при разных уровнях амплитуды, так и произвольных фазовых соотношениях полей на этих частотах. Как и предсказывается в теории, эксперимент показал, что усиления сигнала на субгармонике практически не происходит. Показано, что использование нечетных гармоник поля, которые отсутствуют при нулевой амплитуде сигнальной волны, позволяет существенно увеличить эффективность выделения слабой сигнальной волны. Исследовано взаимодействие пучков при больших и малых акустических числах Рейнольдса сигнальной волны. DOI: 10.7868/S032079191702006X

Михайлов С.Г., Руденко О.В. «Простая модель нелинейного элемента» с. 246-250

Экспериментально исследовано поведение нелинейного элемента, представляющего собой легкую пластинку, прижатую к отверстию в полости акустического резонатора. Измерения осцилляций поля в полости и вне ее показали, что при больших амплитудах они становятся существенно негармоническими. Временные зависимости смещения пластинки при росте амплитуды возбуждающего напряжения демонстрируют постепенное изменение формы колебаний от гармонической к однополупериодной. В полости появляется постоянная составляющая – разрежение либо истечение среды через отверстие. Построена теория нелинейных колебаний пластинки с учетом ее различной упругой реакции на сжатие и разрежение с учетом монопольного излучения пластиной малых волновых размеров или излучения ею плоской волны. Рассчитаны амплитуды гармоник. Решена нелинейная задача о воздействии на пластину низкочастотного стационарного шума. Получены выражения для корреляционной функции и средней мощности на выходе при задании на входе нормального случайного процесса. DOI: 10.7868/S0320791917030108

Бабий В.И. «О метрологии скорости звука в жидкости» с. 251-264

Рассмотрена децентрализация эталонной базы при измерениях скорости звука в жидкостях путем выражения скорости звука в долях скорости распространения света в вакууме. Предложен метод учета дифракционных эффектов посредством выполнения измерений скорости звука в режиме постоянства длины звуковой волны и привязки абсолютных значений скорости звука к расчетным термодинамическим значениям, которые получены неакустическим методом в условиях, когда адиабатическая сжимаемость равна изотермической. Сделаны оценки погрешности воспроизведения единицы скорости звука в воде предложенным методом. DOI: 10.7868/S0320791917030030

Карабутов А.А., Подымова Н.Б. «Влияние пористости на дисперсию фазовой скорости продольных акустических волн в изотропных металломатричных композитах» с. 265-274

Изучается влияние объемной пористости изотропных металломатричных композиционных материалов, упрочненных керамическими микрочастицами, на дисперсию фазовой скорости продольных акустических волн. Для этой цели применяется метод широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвука и пьезоэлектрической регистрацией наносекундных ультразвуковых импульсов. Исследованы образцы композита на основе матрицы из силумина с добавлением микрочастиц карбида кремния SiC в различной массовой концентрации (3.8–15.5%). При увеличении концентрации частиц SiC в образце возрастает и его пористость, определяемая методом гидростатического взвешивания. Одновременное увеличение концентрации наполнителя и пористости приводит к появлению дисперсии фазовой скорости продольных акустических волн в образце в диапазоне частот 3–25 МГц. Полученное эмпирическое соотношение между относительным изменением фазовой скорости и пористостью образца может использоваться для оперативной количественной оценки объемной пористости изотропных металломатричных композиционных материалов. DOI: 10.7868/S0320791917030066

Бобровский И.В., Рыбина М.С., Мелентьев В.Д., Яготинец В.П. «Адаптивный прием составных частотных сигналов в гидроакустическом канале связи в условиях воздействия различных помех» с. 275-282

Представлены результаты экспериментальных исследований многоканальной системы гидроакустической связи, обеспечивающей повышение скорости передачи цифровой информации с использованием составных частотных сигналов в условиях глубокого моря при многолучевом распространении сигналов. Приведены количественные оценки качества приема информации при воздействии помех различного вида. DOI: 10.7868/S0320791917030054

Годин О.А., Кацнельсон Б.Г., Qin Jixing, Brown M.G., Заботин Н.А., Zang Xiaoqin «Использование обращения волнового фронта для пассивного акустического зондирования океана» с. 283-295

Исследуется подход к обработке синхронных записей шумов океана в пространственно-разнесенных точках, который основан на синтезе двух известных методов когерентной обработки акустических сигналов. На первом этапе обработки оценка акустической функции Грина во временной области находится методом интерферометрии шумов. На втором этапе полученная оценка функции Грина обращается во времени и численно распространяется из точки расположения одного из приемников, создавая фокус в окрестности второго приемника. В отличие от предшествующих работ, используются измерения шума всего в двух точках, а не на вертикальной антенне, в условиях распространения звука на расстояниях, больших по сравнению с глубиной моря. Показано, что требование оптимальной фокусировки обращенного поля приводит к восстановлению неизвестных физических параметров волновода и, тем самым, к осуществлению пассивного акустического зондирования океана. DOI: 10.7868/S0320791917020034

Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. «О возможности применения принципа взаимности в векторно-скалярных полях мультипольных источников в волноводе» с. 296-306

Исследуется применимость принципов взаимности в гидроакустическом волноводе для векторноскалярных полей мультипольных источников. Аналитически и расчетным путем показано, что мультипольные источники по этому принципу разделяются на две группы: в первой группе поля звукового давления, горизонтальные проекции векторов колебательной скорости удовлетворяют принципу взаимности, а вертикальные проекции этих векторов не удовлетворяют. Во второй группе давление и горизонтальные проекции вектора колебательной скорости принципу взаимности не удовлетворяют, а их вертикальные проекции удовлетворяют. Установлено, что градиенты фазы и углы прихода сигналов в вертикальной плоскости принципу взаимности не удовлетворяют, что ограничивает применение принципа взаимности для векторно-скалярных полей объемных источников с произвольной направленностью в вертикальной плоскости. DOI: 10.7868/S032079191703008X

Машошин А.И. «Исследование условий применимости корреляционной функции широкополосного многолучевого сигнала для оценки координат источника» с. 307-313

Изучена зависимость количества максимумов в корреляционной функции широкополосного сигнала, параметры которых связаны с координатами источника, от гидроакустических условий, параметров приемного тракта и отношения сигнал/помеха. Рассмотрение проведено на основе теоретического анализа и математического моделирования. DOI: 10.7868/S0320791917030091

Салин Б.М., Кемарская О.Н., Молчанов П.А., Салин М.Б. «Исследование механизма уширения спектра низкочастотного реверберационного сигнала при рассеянии звука на приповерхностных неоднородностях в условиях интенсивного ветрового волнения» с. 314-322

Рассмотрена задача обратного рассеяния звуковых волн на приповерхностных объемных неоднородностях в условиях интенсивного ветрового волнения. Выполнены расчеты ожидаемой формы спектра рассеянного сигнала исходя из заданной интенсивности ветрового волнения и распределения объемных неоднородностей по глубине. Для условий глубокого океана в диапазоне частот 500–1000 Гц при длительности импульса 10 с проведены измерения уровней и формы спектра реверберации для временных задержек от 20 до 100 с. Выполненное сопоставление измеренного и рассчитанного спектров реверберации показало их хорошее совпадение. DOI: 10.7868/S0320791917020101

Авербах В.С., Бредихин В.В., Лебедев А.В., Манаков С.А. «Нелинейная акустическая спектроскопия карбонатной горной породы» с. 323-336

Представлены результаты экспериментальных исследований нелинейных акустических свойств карбонатной горной породы в зависимости от насыщенности. Линейные акустические свойства того же самого образца в зависимости от насыщенности были представлены ранее в Акустическом журнале. Полученные ранее данные указывают на изотропность материала, что позволило ограничиться анализом только двух мод колебаний. Измерения откликов при конечных деформациях выполнены для продольной и крутильной мод изотропного образца, что позволило провести анализ нелинейных свойств макроскопических деформаций с изменением объема и чистого сдвига. Обнаружена неизвестная ранее особенность отклика при конечных величинах деформации, которая связана с появлением скачкообразного перехода от классической нелинейности к нелинейности гистерезисного типа. При этом амплитуда деформации, отвечающая переходу, зависит от насыщенности жидкостью. Выполнено исследование медленной релаксации, возникающей после долговременного возбуждения образца с амплитудой деформации порядка 10^–6. Приведены данные по релаксации для деформации чистого сдвига и деформации с изменением объема, что позволило выделить особенности, связанные с типом деформации, а также сравнить полученные данные с опубликованной ранее теоретической моделью. Представлено сравнение полученных данных с результатами других исследовательских групп. DOI: 10.7868/S0320791917030029

Tyagi Kapil Dev, Kumar Arun, Bahl Rajendar, Singh Karmjeet «Experimental measurement of acoustic properties in snow» pp. 297-301

This paper presents the results of field experiments done for the measurement of attenuation constant and speed of sound in the snow medium. The field experiments were conducted at two locations corresponding to relatively dry and wet snow. The main objective of our method is to overcome the potential limitations of the other methods. There are two major concerns: one is sound signal leakage and the other is the measurement need to be done within a same layer of snowpack. The ref lections from the boundaries will affect the measurements. In our experiments the transducers are kept far from the snowpack boundaries, so that there will be no likelihood of strong ref lected signals from the boundaries. These issues have not been addressed by the other researchers. This work adds to the measurement results of the attenuation constant and speed of sound in snow that are available in the research literature. It is found that sound signal attenuation greatly depends on the frequency of sound signal and wetness of snow.

Xu Shi-da, Li Yuan-hui, Liu Jian-po «Detection of cracking and damage mechanisms in brittle granites by moment tensor analysis of acoustic emission signals» pp. 359-367

An acoustic emission (AE) testing of rock cracking was performed under uniaxial loading conditions by precut varisized circular holes in selected brittle granites. Based on AE-source location technique and AE-theory for moment tensor analysis, rules of the temporal-spatial evolution of micro-cracks in different failure mechanisms were explored and types of micro-cracks were analyzed as well. The results revealed that the micro-cracks are uniquely easy to generate in the positions where stress are concentrated. Tensile fractures are easy to form on the roof and floor of a circular hole, while shear fractures are easy to be found on both sides. The locations of initial cracks generated around the holes in the loading process are the direction or vertical direction of maximum principle stress. Macroscopic crack orientation agrees with the direction of maximum principle stress approximately. As the size of circular opening increases and the relative size of pillar decreases, shear cracks are dominant with the percentage more than 45%, tension cracks are fewer, accounted for less than 40% of the total events, and mixed-mode cracks represent a minimum proportion, despite the decrease of percentage of shear cracks. The findings of this work can serve for supporting design of tunnel or roadway to avoid collapse.