Влияние дислокаций и дислокационной структуры на характеристики распространения продольной акустической волны в твердом теле

• Автор: Ромашов, Владислав Павлович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 92 с. : ил.

Глава 1. Обзор современных представлении о влиянии дислокации на характеристики распространения упругих волн в твердом теле.
1.1. Акустодислокационное взаимодействие в образцах с
неизменной плотностью дислокаций в ходе эксперимента
1.2. Акустодислокационное взаимодействие в образцах с изменяющейся плотностью дислокаций в ходе эксперимента
Глава 2. Описание теоретической модели и ее сравнение с экспериментами с не изменяющейся дислокационной структурой
2.1. Описание предлагаемой модели
2.2. Масса дислокации, сила трения на единицу длины дислокации и коэффициент акустодислокационного взаимодействия
2.3. Полученные результаты и сравнение с экспериментальными данными
Глава 3. Сравнение с экспериментами с изменяющейся плотностью дислокаций (деформируемом или циклически нагружаемом)
3.1. Недостатки струнной модели Гранато-Люке
3.2. Расширение предлагаемой модели для описания экспериментов
с увеличивающейся плотностью дислокаций
3.3. Полученные результаты и сравнение с экспериментальными данными
Глава 4. Влияние дислокаций на параметры нелинейности акустической волны, распространяющейся в твердом теле с дислокациями
4.1. Условия возникновения модуляционной неустойчивости акустической волны
4.2. Влияние дислокационной структуры на параметры нелинейности и сравнение с экспериментом
Глава 5. Экспериментальное исследование закономерностей распространения ультразвука в твердом теле с дислокациями
5.1. Экспериментальное исследование закономерностей распространения ультразвука в монокристаллах кремния
5.2. Экспериментальное исследование закономерностей распространения ультразвука в образцах из конструкционной стали
Заключение
Литература

Актуальность проблемы. Экспериментальное и теоретическое изучение закономерностей распространения упругих волн в твердом теле с дислокациями представляет большой научный и практический интерес и активно ведется с середины прошлого века. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что между характеристиками распространения упругих волн в материале и параметрами дислокационной микроструктуры существует взаимосвязь. Эта взаимосвязь делает возможным изучение дислокационной микроструктуры неразрушающим способом, что имеет большую практическую ценность, особенно заметную при изучении деформируемых или циклически нагружаемых материалов. В ходе таких нагрузок происходит значительное изменение механических свойств материала, объясняющееся эволюцией микроструктуры материала, которая, в свою очередь, непосредственно вызвана или контролируется изменениями, происходящими с конфигурацией дислокаций и увеличением их плотности. Следовательно, отслеживая при помощи упругих волн изменения, происходящие с дислокационной микроструктурой, мы имели бы возможность оценивать механические свойства материала, а также прогнозировать остаточный ресурс. В связи с этим, развитие теоретических представлений, описывающих распространение упругих волн в твердом теле с дислокациями, представляется весьма актуальной задачей.
Особую актуальность данной диссертации придает тот факт, что существующие теоретические модели, широко применяющиеся для описания экспериментальных работ, были разработаны довольно давно и не учитывают изменения, происходящие с дислокационной структурой деформируемых или подвергающихся циклическому нагружению материалов.

Целью данной работы являлось:
Разработка теоретического описания распространения упругой продольной волны в твердом теле с дислокациями, учитывающее возможное изменение дислокационной структуры.
Получение выражений описывающих дисперсию фазовой скорости, а также уравнения для частотной зависимости затухания упругой волны, распространяющейся в твердом теле с неизменной плотностью дислокаций.
Получение выражения описывающего зависимость фазовой скорости волны и затухания от величины плотности дислокаций в твердом теле.
Определение условий возникновения модуляции волны и получение выражений для зависимостей амплитуды и ширины волнового пакета от плотности дислокаций.
Проведение собственного экспериментального исследования закономерностей распространения продольных волн в твердом теле с дислокациями для проверки полученных теоретических результатов.
Научная новизна. В отличие от существующих теоретических моделей, описывающих взаимодействие упругих волн с дислокациями (струнная модель Гранато-Люке и модель перегибов Зегера), предлагаемый подход не использует такой практически трудно определяемый параметр дислокационной структуры как средняя длина эффективной дислокационной линии, применяя при расчетах только плотность дислокаций в материале. Это позволяет использовать модель для описания практических задач, для которых ^известно только закономерность [ изменения плотности дислокаций. В работе показано, что учет в уравнениях распространения упругой волны в твердом теле наличия в нем дислокаций приводит к появлению пика в зависимости величины затухания от частоты волны. Кроме того, показано, что в зависимости затухания от плотности дислокаций также имеется

Рис.3.2. Теоретические кривые зависимости затухания колебаний частотой 1 МГц от плотности дислокаций при трех разных значениях эффективной массы А^прерывистая линия)>А2(точечная линия)>Аз(сплошная линия)
Из Рис.3.2, видно, что увеличение эффективной массы дислокации не изменяет характер зависимости, но при этом с увеличением эффективной массы значение величины максимального затухания уменьшается. На Рис.3.3, отображена та же зависимость, но при частоте колебаний увеличенной в 5 раз - 5 МГц.

Рис.3.3. Теоретические кривые зависимости затухания колебаний частотой 5 МГц от плотности дислокаций при трех разных значениях эффективной массы А] (прерывистая линия)>А2(точечная линия)>Аз(сплошная линия).