Акустический эффект импульсного воздействия на твердое тело пучком релятивистских электронов

• Автор: Бекназаров, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Глава 1. Акустический эффект взаимодействия релятивистских электронов с твердыми мишенями
1.1 Механизмы возбуждения акустических колебаний в твердой мишени пучками заряженных частиц
1.2 Динамические задачи термоупругости в изотропных средах
1.3 Предельный случай теории термоупругости соответствующий колебаниям в тонких пластинах
1.4. Методы решения динамических задач теории упругости
и термоупругости
1.5. Выводы к главе
Глава 2. Задача возбуждения акустических волн в тонкой бесконечной пластине осесимметричным импульсным пучком релятивистских электронов
2.1 Постановка динамической задачи о возбуждении колебаний осесимметричным источником в бесконечной
тонкой пластине
2.2 Решение радиационно-акустической задачи для тонкой безграничной пластине в виде аналитических выражений
для потенциала колебательной скорости
2.3 Численные расчеты волны в пластине для параметров источника, соответствующих реальному распределению ускоренного электронного пучка
2.4 Выводы к главе
Глава 3. Задача об акустических колебаниях возбуждаемых
импульсным пучком релятивистских электронов в ограниченной пластине, вырезанной в виде эллипса

3.1 Постановка задачи о термоупругих колебаниях эллиптической пластины со свободной границей
3.2 Общее построение решения задачи в аналитическом виде
3.3. Программный комплекс для численного расчета
функций Матье и модифицированных функций Матье
3.4. Численные расчеты собственных частот контурных
колебаний эллиптической пластинки
3.5 Выводы к главе
Заключение
Литература

Интенсивные исследования свойств материалов и путей их модификации с целью максимального удовлетворения растущих требований современных промышленных технологий требуют постоянного развития научных методов и средств. Воздействие на вещество пучками быстрых частиц и (или) потоками электромагнитного излучения является универсальным способом, как исследования его свойств, так и их модификации. Прохождение быстрых заряженных частиц в плотных средах сопровождается широким спектром электромагнитных процессов, обеспечивающих передачу энергии падающих частиц атомам среды. В результате обмена энергии в среде возникают тепловые поля, вызывающие ее деформацию. Тепловая энергия может различными путями частично преобразовываться в энергию звуковых волн [8,9,11,14]. При умеренных плотностях выделившейся энергии, когда не происходит фазовых превращений в веществе, генерация звука происходит вследствие нагревания и теплового расширения среды в области взаимодействия с проникающим излучением [12,23,24,32,87,96]. При импульсном воздействии на вещество пучком заряженных частиц или излучения возникают термоупругие напряжения, которые становятся источником акустических волн, распространяющихся из области взаимодействия [88,92,106,107,110]. Этот акустический эффект отражает в себе как свойства и пространственное распределение потока падающих на вещество частиц, так и термодинамические свойства самого вещества, и поэтому может стать основой нового метода их исследования. А это значит, что всестороннее исследование акустического эффекта взаимодействия импульсных пучков заряженных частиц с твердым телом в различной геометрии опыта является актуальным.

времени. На рисунке Рис.2 представлена осциллограмма сигнала зарегистрированного в эксперименте (Рис.2.3.За) и сигнал датчика (Рис.2.3.36), рассчитанный по формулам:

у(г, /)
Се4пс
®-е(]а(х,г,г)ег/(Ус- * ■)■ е г1 с/х) ,
КАЛ у [0П -гс
Ке(]в(хА,фг/(]^~^)■ е ’2(/х) ,

А(хА,г)
л](х-&У - г2 • (я - + ^(х-а)2 — г2)
^(х)2 -г2 ■ (х + д/(х)2 - г2) В(хА,г)
^(х-а)2 - г2 • (х-с1 + л](х-&)2 - г2)
^х-сЦ-г^))2 - г2 • (д:-с(Г- 11тр) + -с(/- 11гар))2 - г2)
Из рисунка видно, что расчетная кривая хорошо описывает форму реального сигнала акустического сигнала, что подтверждает правильность построенной модели.
Предлагаемая модель позволяет исследовать зависимость формы акустического сигнала для различных значений параметров поперечного распределения пучка заряженных частиц и его длительности и прогнозировать результаты эксперимента.
Результаты расчетов, проведенных для заданного значения параметра поперечного распределения падающего пучка г и различных значений длительности посылки ускорителя гтр представлены на рисунке Рис.2.3
рисунка видно, что при увеличении длительности посылки акустический сигнал