доктор физико-математических наук
doctor of physical and mathematical sciences
доктор физико-математических наук
doctor of physical and mathematical sciences
Рассматривается распространение акустических волн в нелинейно упругих анизотропных средах с конечными предварительными деформациями. Среды в начальном состоянии однородные с упругим потенциалом, в котором сохраняются два первых ненулевых члена разложения в ряд по степеням тензора деформаций. Динамические уравнения записаны как уравнения распространения малых возмущений перемещений, накладываемых на конечные деформации. Уравнения конкретизированы для случая распространения плоскихмонохроматических волн.Рассмотрен анизотропный материал с симметрией свойств, присущей кристаллам кубической сингонии. Определяющие соотношения нелинейной модели записаны через базисные тензоры собственных упругих подпространств четвертого и шестого рангов. В соотношения входят три константы второго порядка и шесть констант третьего порядка. Предложена программа экспериментов для определения констант упругости кубического материала.Для определения констант упругости второго порядка предлагается провести эксперимент по измерению фазовых скоростей продольной и двух поперечных волн, распространяющихся вдоль ребра призматического образца. Для определения констант упругости третьего порядка фазовые скорости распространения акустических волн измеряются в двухобразцах, отличающихся ориентацией главных осей анизотропии. В образцах создаются предварительные деформации растяжения-сжатия вдоль двух ребер.Приведены результаты численного моделирования предложенных экспериментов для кристаллов ниобия, упругие свойства которого известны из источников. Построены сечения поверхностей фазовых скоростей продольных (квазипродольных) и поперечных (квазипоперечных) волн, найденных при различных уровнях предварительных деформаций, предложенных в программе экспериментов. Показано, что от уровня деформаций зависятне только величины скоростей распространения волн, но и форма сечений поверхностей фазовых скоростей различными плоскостями.
The propagation of acoustic waves in nonlinear elastic anisotropic media with finite preliminary strains is considered. The media in the initial state are homogeneous with an elastic potential in which the first two nonzero terms of expansion in a series by degrees of the strain tensor are preserved. The dynamic equations are written as the equations of propagation of small displacement perturbations imposed on finite strains. The equations are concretized forthe case of propagation of plane monochromatic waves.An anisotropic material with the symmetry of properties inherent in crystals of cubic symmetry is considered. Constitutive relations of the nonlinear model are written in terms of the basis tensors of the eigen elastic subspaces of the fourth and sixth ranks. The relations include three second-order constants and six third-order constants. A program of experiments for determining the constants of elasticity of a cubic material is proposed.To determine the elasticity constants of the second order, it is proposed to fulfill an experiment to measure the phase velocities of longitudinal and two transverse waves propagating along the edge of a prismatic sample. To determine the elasticity constants of the third order, the phase velocities of acoustic wave propagation are measured in two samples differing in the orientation of the main axes of anisotropy. In the samples preliminary tension-compressionstrains are created along the two edges.The results of numerical simulation of the proposed experiments for niobium crystals, whose elastic properties are known from sources, are presented. Sections of the surfaces of the phase velocities of longitudinal (quasi-longitudinal) and transverse (quasi-transverse) waves found at different levels of preliminary deformations proposed in the experimental program are constructed. It is shown that not only the values of the wave propagation velocities depend on the level of strains, but also the shape of the cross sections of the phase velocity surfaces with different planes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.