ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Понятие о волнах Рэлея, их структура и скорость из "Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике " Как уже отмечалось во введении, волнами Рэлея называют упругие возмущения, распространяющиеся вблизи свободной границы твердого тела и затухающие с глубиной. Общие свойства таких волн описаны в монографии [4]. [c.5] При изменении V от О до 0,5 фазовая скорость рэлеевской волны монотонно изменяется от 0,87 t до 0,96 Нетрудно видеть, что рэлеевская волна не имеет дисперсии фазовой скорости, поскольку и не зависят от частоты. [c.8] Компоненты напряжений в рэлеевской волне можно вычислить, воспользовавшись соотношениями (1.4) и (1.5). [c.8] В рамках данной книги мы будем рассматривать только ультразвуковые рэлеевские волны на свободной границе твердого тела или на границе твердого тела с жидкостью малой плотности. Поверхностные рэлеевские волны более сложного типа на ультразвуковых частотах не имеют практического применения. Для простоты будем рассматривать плоские гармонические ультразвуковые рэлеевские волны. Термин ультразвуковые для краткости будем опускать, тем более, что большинство свойств ультразвуковых рэлеевских волн присуще рэле-евским волнам любых частот. [c.12] Для возбуждения ультразвуковых рэлеевских волн существует несколько методов. Так, в работе [7] указывается, что пластинка кварца Л -среза, опирающаяся на ребро прямоугольного упругого клина (рис. 4, а), возбуждает на его гранях слабые поверхностные волны . Наилучшее возбуждение получается, если пластинка наклонена к граням под углом 45°. [c.12] В работе [9] для приема рэлеевских волн с поверхности металлических образцов использовался бесконтактный магнитный метод приема, основанный на магнитоакустическом эффекте, согласно которому при колебании поверхносги образца (под действием рэлеевской волны) в постоянном магнитном поле в образце возникают вихревые токи. Вихревые токи создают магнитное поле, меняющееся с частотой ультразвука. Последнее и используется для наведения э. д. с. в катушке приемника, помещаемой в непосредственной близости от поверхности образца. В принципе этот метод может быть использован и для возбуждения рэлеевских волн, так же как Bte описываемые в данном параграфе методы возбуждения (со всеми их особенностями) можно обратить и на случай приема. [c.13] В работе [10] предложен несколько видоизмененным метод клина с трансформацией поперечной волны в рэлеевскую. Благодаря меньшей (по сравнению с продольной волной) скорости поперечной волны клин в этом случае может быть сделан не из оластмассы, а из металла, например, латуни. Это имеет ряд преимуществ более простая технология изготовления, меньшая изнашиваемость, лучшая возможность согласования материала клина и образца (последнее может повысить эффективность излучения и приема рэлеевских волн в несколько раз по сравнению со сл чаем пластмассового клина). Применения этого метода описаны в работе [11]. [c.14] Нами [13] проведено детальное теоретическое и экспериментальное исследование четырех методов возбуждения рэлеевских волн — клина, гребенчатой структуры, кварцевой пластинки У- и J i- peзa. Последний метод введен нами по аналогии с методом кварцевой пластинки У-среза. Изложим здесь основное содержание этой работы. [c.15] Строго говоря, замена излучателей рэлеевских волн напряжениями допустима только при условии малости волновых сопротивлений материалов излучателей (т. е. кварца, материала гребенчатой структуры и материала клина) ПО сравнению с материалом твердого телк, что в большинстве практических случаев выполняется только приближенно, однако другой предельный случай (малость волнового со(противления твердого тела), когда излучатели рэлеевских волн можно было бы заменить смещениями, заданными на поверхности твердого тела, еще более далек от практики. Заметим также, что в методе клина мы будем пренебрегать расхождением пучка продольных волн в клине и смещением отраженного пучка на границе клин — твердое тело. [c.16] Зависимость напряжений от времени будем предполагать сперва гармонической, затем полученные результаты обобщим на случай импульсного режима. [c.17] При сделанных предположениях исследование четырех методов возбуждения рэлеевских волн сводится к исследованию колебаний полупространства при следующих напряжениях на его границе. [c.17] Функции ф(/г) и ij)(/j) определим из граничных условий (1.10), записывая выражения для напряжений тоже в форме интегралов Фурье и выражая напряжения Огг и a z через ф и ф. С учетом найденных таким образом ф( ) и j)(/s) из (1.14) можно вычислить смещения и напряжения в любой точке полупространства, т. е. определить полное поле. Поскольку нас интересуют главным образом рэлеевские волны, т. е. та часть поля, которая локализована у поверхности, будем вычислять поверхностные смещения. [c.18] МОЕ экспериментальной кривой Го/ (2а) взята равной высоте максимумов теоретической, а у экспериментальной и теоретической кривых WoRikpa) высоты приняты одинаковыми. Как видно из рис. 7, экспериментальные кривые обнаруживают качественно тот же периодический характер зависимости амплитуды от ширины пластинок, что и теоретические. Однако количественно кривые заметно отличаются. [c.26] Описанные эксперименты подтверждают, что ам1пли-туда рэлеевской волны ири всех методах возбуждения сильно зависит от размера излучателя в направлении распространения волны, а в резонансных методах еще и от пространственной структуры излучателя. [c.28] Возбуждение рэлеевских волн кварцевой пластинкой Х-среза с контактным переходным слоем касторового масла. [c.29] Возбуждение рэлеевских волн кварцевой пластинкой К-среза с контактным переходным слоем церезина. [c.29] Возбуждение рэлеевских волн кварцевой пластинкой К-среза с отношением ширины 2а к толщине й, равной 7 1 (51П а=/=1). [c.29] Контактный переходный слой — церезин. [c.29] Вернуться к основной статье