Акустический солитон

Акусти́ческий солито́н, уединённая волна, распространяющаяся со скоростью, близкой к скорости звука, характерной для данного материала и/или волновода. Точнее называть акустический солитон уединённой объёмной или поверхностной волной плотности либо волной упругой деформации. Нелинейность упругих свойств материала и/или процесса деформирования твердотельного волновода компенсируется пространственной дисперсией, что приводит к образованию акустического солитона – устойчивой колоколообразной уединённой волны деформации, распространяющейся без затухания на расстояния, бо́льшие по сравнению с таковыми для линейных волн.

Для объёмных упругих волн растяжения – сжатия описание акустического солитона основано на выводе нелинейного уравнения «с двумя дисперсиями» путём применения принципа наименьшего действия к функционалу, содержащему разность кинетической и потенциальной энергий волновода. Для бегущих волн это уравнение сводится к нелинейному уравнению Вейерштрасса, имеющему среди прочих решение в виде объёмного акустического солитона с нелинейной зависимостью скорости от амплитуды и частицеподобной динамикой распространения. При сжатии скорость объёмного акустического солитона строго больше скорости звука ${\displaystyle c_{0}}$ линейных волн в волноводах (стержни, пластины, оболочки) и ограничена величиной, зависящей от ${\displaystyle c_{0}}$ и коэффициента Пуассона.

Теория на основе уравнения «с двумя дисперсиями» позволила впервые возбудить объёмный акустический солитон (1988; Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН) и изучить его распространение в упругих волноводах. Свойства акустического солитона и его слабое затухание позволяют применять его для неразрушающего контроля твёрдых тел, изучения трещин, расслоений композитных материалов, переноса энергии деформации и т. п.