ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Типы акустических волн из "Теория и практика ультразвукового контроля " С помощью уравнений (2.4) можно пок2 зать, что в неограниченном твердом теле существует два типа волн волны расширения или продольные и волны сдвига или поперечные, которые распространяются с разной скоростью. [c.15] Это волновые уравнения для деформации сдвига Из них следует, что сдвиг распространяется со скоростью С1— л1р Названия продольная по отношению к волне расширения и поперечная по отношению к волне сдвига связаны с ориентацией плоскости колебания частиц тела по отношению к направлению распространения упругой волны Отношение скоростей продольных и поперечных волн зависит только от коэффициента Пуассона среды V, в металлах, где г 0,3, Сг/С1 0,ББ. [c.15] В ограниченных твердых тел.ах кроме объемных существуют другие типы волн [7, 9]. Вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны. [c.16] Сама рассматриваемая волна, как уже отмечалось, затухает довольно быстро вдоль поверхности тела. Однако порожденные ею объемные волны распространяются на значительные расстояния и могут использоваться для контроля. Так, продольная волна, распространяясь очень близко к поверхности, позволяет выявлять дефекты под поверхностью тела, не отражаясь в то же время от неровностей поверхносги. На рис. 7 показано изменение амплитуды эхо-сигнала от плоскодонных отверстий, расположенных на разной глубине (см. п. 8.9). Чувствительность к дефектам вблизи поверхности близка к нулю. Максимальная амплитуда при расстоянии = 20 МхМ достигается для дефектов — плоскодонных отверстий, расположенных на глубине 6 мм (см. п. 3.1). [c.17] Совокупность поверхностно-продольной и порождаемой ею продольной волны в дефектоскопической литературе называют головной [37]. [c.17] Таким образом фазовая скорость нормальных волн зависит от частоты ультразвуковых колебаний и толщины слоя. Дисперсия (изменение) скорости является важной особенностью нормальных волн (рис. 9). В точках, где /гД2 = 7г 1 /2 и т. д., фазовые скорости стремятся к бесконечности. Это озна ет, что вся поверхность колеблется одновременно. В случае /гДг- оо для всех значений п скорость нормальных волн стремится к С2 — скорости обычной волны. Волны с нечетными п называют симметричными, так как движение частиц в них симметрично относительно оси пластины. Волны с четными п называют антисимметричными. [c.19] Переходя к твердому слою, следует отметить, что хотя сущность явления (образование стоячих волн по толщине пластины в результате многократного отражения объемных волн) здесь сохранится, условия образования нормальных волн очень усложняются из-за наличия в пластине продольных и поперечных волн. При отражении эти волны частично трансформируются друг в друга фаза волны при отражении меняется на число, не кратное я. На рис. 10 показана система дисперсионных кривых для пластин из твердых материалов с разными значениями коэффициента Пуассона V. [c.19] В рассмотренных модах нормальных волн частицы среды колеблются в плоскости распространения волны. В пластине возможно распространение других волн, в которых колебания происходят в направлении, перпендикулярном этой плоскости. Эти волны называют 5н — волнами. Они являются частным случаем волн Лява (обычно это название относят к 5н-волнам в пластине, граничащей с другими твердыми или жидкими средами). В дальнейшем будем называть такие волны нормальными поперечными волнами. При отражении от границ пластины такие волны не трансформируются, и система дисперсионных кривых аналогична системе, показанной на рис. 9. [c.20] Не рассматривая подробно волны в стержнях, отметим, что в них могут существовать симметричные и антисимметричные нормальные волны, во многом сходные с волнами в пластинах. Кроме того, в стержне могут распространяться крутильные волны. Сущность их состоит в повороте некоторого сечения стержня вокруг его оси. Стержень, подобно пластине, служит волноводом, и упругие волны могут выявлять в нем как поперечно, так и продольно ориентированные дефекты. Волны в стержнях успешно применяются для контроля прутков и проволок. Сводка различных типов волн и значения их скоростей даны в работе [65, с. 164]. [c.22] а сигйал одного из спутников. При дальнейшем сужении стержня сигнал продольной волны будет наблюдаться как очень маленький, все сигналы сольются в один импульс, максимум амплитуды которого соответствует нулевой симметричной волне для стержня. Аналогичные явления происходят, когда излучатель-приемник установлен на. боковую грань пластины. [c.23] Рассмотрим некоторые характеристики волнового процесса на основе решения наиболее простого волнового уравнения (2.5), записанного для потенциала -ф. [c.23] Из теории дифференциальных уравнений в частных производных известно, что решение такого уравнения имеет вид ф=ф1(х—с/) 4-ф2(х + с/), где ф1 и ф2 — произвольные функции. Первое слагаемое — это волна, распространяющаяся вдоль оси х в положительном направлении, а второе — волна, распространяющаяся в обратном направлении со скоростью с. Мы, как правило, будем иметь дело с прямой волной и опускать слагаемое ф2, поэтому перед t должен стоять знак минус, если перед х стоит плюс. [c.23] В этой формуле кг=кхХ- -куу- -кгг — скалярное произведение радиус-вектора точки в пространстве г на к=пш/с, где п — единичный вектор, характеризующий направление волны, а кх, ку я кг — компоненты вектора к. [c.23] Вернуться к основной статье