Зависимость продольной скорости звука в конструкционных керамических материалах от давления и степени поврежденности

Численно исследовано влияние пористости и концентрации плоских микротрещин на скорость упругих волн в поликристаллических керамических материалах на основе SiC, Al$_2$O$_3$, B$_4$C, ZrO$_2$. Механическое поведение керамики описано с использованием модели повреждаемой среды. Проведен анализ применимости различных зависимостей, описывающих связь эффективных модулей упругости материала среды с относительным объемом повреждений, для прогнозирования волновой динамики. Показано, что при пористости до 20% удовлетворительный прогноз изменения скорости продольных волн в керамике обеспечивается применением экспоненциальной и линейной зависимостей. В этом диапазоне пористости скорость упругих волн линейно снижается с ростом относительного объема повреждений. Проведен анализ влияния амплитуды импульсов на скорость упругих волн. Показано, что скорость упругих волн в конструкционной керамике увеличивается пропорционально давлению до 5% в диапазоне амплитуд импульсов, не превышающих предела упругости Гюгонио. Для рассмотренных керамических материалов определены численные значения коэффициентов в соотношении, связывающем скорость продольной упругой волны со скоростью материальных частиц. Показано, что при превышении предела упругости Гюгонио значения коэффициента уменьшаются на 10 $\div$ 30% для разных керамических материалов. Полученные значения коэффициентов хорошо согласуются с приведенными в литературе экспериментальными данными.