Математическое и компьютерное моделирование распространения и дифракции упругих волн: резонансное рассеяние, встроенные волноводы

Объект исследования - волновые процессы в упругих волноводах с локальными неоднородностями, погруженных и встроенных волноводах, фононных кристаллах. Цель исследования - создание и экспериментальная и численная верификация эффективных математических и компьютерных моделей, изучение на этой основе процессов возбуждения, распространения и дифракции бегущих волн в упругих волноводах различного строения с локальными неоднородностями (препятствиями). Разработаны гибридные методы и компьютерные модели, численная эффективность и физическая наглядность которых обеспечиваются корректным сшиванием локальной конечно-элементной аппроксимации с глобальным модальными разложением волнового поля. Созданы и верифицированы математические и компьютерные модели для анализа волновых полей в многослойных волноводах с внутренними дефектами (трещины, отслоения, ослабленное интерфейсное соединение), рельефной поверхностью (выемки, канавки), а также в волноводах, погруженных в акустическую среду. Реализованы методы определения эффективных параметров волоконо-армированных углепластиков и нанокомпозитных материалов. Получены результаты численных и натурных экспериментов, выявлены новые эффекты и закономерности формирования волновых полей. Разработанные компьютерные модели могут быть использованы для расширения функционала имеющихся конечно-элементных пакетов; полученные результаты создают основу для новых технологических решений неразрушающего контроля композитных материалов.