Динамические задачи акустического зондирования слоистых упругих материалов

Abstract

Целью диссертационной работы является построение методами интегрального подхода решения краевых задач, возникающих при моделировании пространственных (3D) волновых полей, возбуждаемых бесконтактным преобразователем в погруженном в акустическую среду упругом слое с, в общем случае, произвольной анизотропной многослойной структурой (композитные пластины), вывод интегральных и асимптотических представлений решения, создание на этой основе эффективных компьютерных моделей и исследование процессов возбуждения и распространения объемных, бегущих, а также вытекающих волн в связной системе: слоистый упругий волновод - акустическая среда - источник. В рамках выполнения диссертационной работы получены следующие результаты. Выведены явные интегральные и асимптотические представления функции Грина рассматриваемой динамической задачи теории упругости и на этой основе разработаны и реализованы эффективные компьютерные модели для анализа амплитудно-частотных и энергетических характеристик всех типов волн, возбуждаемых заданным источником. Произведена верификация разработанных моделей на основе сопоставления с независимыми численными и экспериментальными результатами. Изучен энергетический баланс системы источник-среда-волновод, исследованы резонансные эффекты, проанализирован механизм перераспределения волновой энергии между объемными и бегущими волнами на частотах резонансного прохождения акустических сигналов через упругую пластину. Исследованы закономерности проявления эффекта обратных волн в погруженном волноводе, изучен перенос энергии квазиобратными бегущими волнами. Разработана и реализована методика определения оптимальных параметров возбуждения бегущих волн бесконтактным преобразователем. Рассмотрено влияние анизотропии упругих свойств на диаграммы направленности объемных и бегущих волн, возбуждаемых бесконтактным излучателем, а также на угловые зависимости декремента затухания вытекающих волн Лэмба.