Звук, скорость распространения в материала

Выражение (5.29) известно как формула Н. Е. Жуковского, которым было показано, что скорость распространения ударной волны при абсолютно жестких стенках трубопровода равна скорости распространения звука в воде (1425 м/с). В общем случае скорость распространения ударной волны с зависит от рода жидкости, материала, диаметра и толщины стенок трубы и может быть определена по формуле [c.68]

Сущность применяемого метода заключается в том, что между параметрами (скоростью) распространения звука и прочностью материала существует подобие, законы которого определяются переходными масщтабами для длины, времени и масс. Предложены следующие условия подобия 1) на материальные частицы, находящиеся в состоянии волнового движения в сходственных точках колеблющихся масс, действуют одноименные силы (одной и той же природы) 2) отнощение между всеми действующими одноименными силами в сходственных точках волновых импульсов, рассчитанное на единицу массы тела, одинаково 3) начальные и пограничные кинематические и динамические условия волновых импульсов тождественны и отличаются только масштабом задаваемых длин. [c.74]

Введем следующие обозначения Е — модуль упругости материала трубопровода F — площадь поперечного сечения материала трубы с — коэффициент жесткости подвески =--квадрат скорости распространения звука в материале [c.340]

Скорость V распространения в стержне звука, модуль продольной упругости Е и плотность р материала связаны следующей зависимостью [c.574]

Если считать материал трубы абсолютно неупругим ( =00), то выражение (126) примет вид с— У К/р. Скорость распространения ударной волны будет равна скорости распространения звука в жидкости. [c.157]

Важной характеристикой является зависимость между скоростью продвижения края трещины и расстоянием от точки начала разрушения путем отрыва. Эта зависимость показана в общем виде на рис. 190, на котором представлено изменение отношения скорости развития трещины к максимальной скорости распространения упругих волн в теле (скорость звука) в зависимости от отношения расстояния от точки возникновения трещины х к критической длине трещины, характеризующей сопротивление материала распространению трещин при постоянной внешней нагрузке (или постоянной энергии деформации). [c.274]

Угол а ввода луча определяют как угол между нормалью к поверхности и направлением от точки выхода (или акустического центра) преобразователя на центр отверстия диаметром 6 мм в образце СО-2 при положении преобразователя, соответствующем максимуму эхо-сигнала от этого отверстия. Если преобразователь имеет большие размеры, большую ближнюю зону или контролируется материал, отличный от стали по скорости распространения звука, используют образец, подобный СО-2 (см. рис. 51). [c.241]

Как видно из уравнения (XIX.88), скорость распространения ударной волны в реальной жидкости связана со скоростью распространения звука в жидкой среде и относительно близка к ней, но зависит и от других факторов от отношения диаметра трубы к толщине ее стенок и от соотношения модулей упругости воды и материала стенок трубы. Для облегчения расчетов можно пользоваться значениями модуля упругости воды и материала труб, а также [c.404]

Величина предельных напряжений при внедрении зерна абразива в обрабатываемую поверхность также не зависит от скорости деформации. Действительно, закон Гука для хрупких тел справедлив почти до момента начала разрушения. Напряжения в твердом теле устанавливаются со скоростью распространения звука, равной, например для стекла, около 5000 м сек. При достижении в каком-либо месте предельных для данного материала напряжений возникает трещина. Скорость распространения трещины по порядку соответствует скорости звука так, для стекла она составляет 1400 м/сек. [c.22]

Оценку плотности, а следовательно, состава материала выполняют по изменению скорости распространения продольных волн. Если волновые сопротивления в связующем и наполнителе отличаются не более чем на 30. ..40%, то скорость звука в композитном материале определяется как среднеарифметическое из скоростей звука С1 и С2 в компонентах [c.255]

Хотя основной средой для передачи звуковых волн является воздух, другие материалы также могут служить для этого. Например, при легком постукивании или царапании на одном конце длинного стола шум будет слышим, если приложить ухо к другому концу стола. Это доказывает, что звуковые волны прошли через материал, из которого изготовлен стол. Однако скорость распространения звуковых волн в различных средах отличается от скорости распространения их в воздухе. Значительно большая скорость распространения звука в жидкостях. Для нормальной воды она составляет около 1420 м/с, а для дистиллированной — около 1485 м/с в зависимости от температуры. [c.33]

Звукопроводность — это способность материала проводить звук. В древесине скорость распространения звука выше вдоль волокон (5000 м/с), ниже в радиальном направлении (2000 м/с), еще ниже в тангентальном (1500 м/с). Звукопроводность древесины в продольном направлении в 16, а в поперечном в 3-4 раза выше звукопроводности воздуха. Это свойство древесины и ее способность резонировать звук используют в производстве музыкальных инструментов. Лучший материал для них — древесина ели, пихты кавказской, кедра сибирского. [c.17]

Исследованию распространения ультразвуковых волн в жидкостях посвящено большое количество работ [1, 129—132]. Теория, связывающая скорость распространения ультразвука в жидкостях с составом и строением молекул последних, отсутствует. Одновременно получили широкое распространение не имеющие теоретического обоснования эмпирические правила, как будто намечающие подобную связь. Вполне понятно поэтому желание исследователей увеличить экспериментальный материал о распространении звука в жидкостях и таким путём определить границы применимости эмпирически установленных закономерностей и попытаться установить их природу. Это обстоятельство является одной из причин обилия в литературе исследований скорости и поглощения звука в жидкостях. Большую роль при этом играло и то обстоятельство, что ультраакустические измерения методически просты и позволяют определять скорость и затухание звука в жидкостях, взятых в очень небольших количествах. Указанные измерения возможно производить практически при любых температурах, начиная от температур, близких к абсолютному нулю [133—135], и кончая критической температурой [4, 136, 137, 357]. [c.149]

Измерение коэффициента звукопоглощения материалов. Одним из наиболее распространенных методов измерения коэффициентов поглощения различных звукопоглощающих материалов при нормальном падении звуковых волн является метод акустического интерферометра со стоячими волнами. Динамический громкоговоритель, помещенный над верхним концом длинной (3-—4 м) металлической трубы (рис. 133), создает плоские волны, фронт которых перпендикулярен к оси трубы (для этого длина волны должна быть больше диаметра трубы по крайней мере в 2 раза). В том случае, если на другом конце трубы имеется акустически жесткая стенка, звуковые волны полностью отражаются от нее в результате сложения падающих и отраженных волн возникают стоячие волны с узлами, звуковое давление в которых равно нулю. Если же вместо жесткой стенки, на которую падает звуковая волна, имеется звукопоглощающий материал, который частично поглощает звук, образующиеся в трубе стоячие волны уже не будут иметь резко выраженные узлы (минимумы) давления то же самое будет иметь место и для амплитуды акустической скорости, с той лишь разницей, что узлу давления будет соответствовать пучность скорости, и наоборот. Если бы звукопоглощающий [c.215]

Анализ опытных диаграмм Р—ф1 (угол поворота вала) показывает, что основное возрастание усилия Р имеет место на малом участке линейного и углового смещения щеки (около 1°). Следовательно, диаграмма Р—ф близка по закону зависимости Р—е для материала, разрушающегося в хрупком состоянии. Практически нельзя ожидать случая, чтобы в ЩД усилие сжатия воспринимали одновременно все находящиеся в камере дробления камни и чтобы контакт породы и дробящих щек имел место по всей поверхности последних одновременно. Можно считать, что усилие Р будет зависеть от степени заполнения т] камеры породой, от рыхлости заряда, от размеров О камней. Можно полагать, что усилие Р дробления нарастает обратно пропорционально скорости а распространения звука в дробимой породе чем больше а, тем больший объем породы участвует в процессе деформирования (перпендикулярно плоскости щеки) и тем меньше величина относительной деформации 8 породы следовательно, будет меньше и нормальное напряжение а п материале. [c.329]

Таким образом, при построении феноменологических теорий часто бывает удобно воспользоваться континуальным представлением, игнорируя атомную структуру вещества. Разумеется, именно так следует поступать, рассматривая истинно макроскопические процессы, например распространение звука в океане или прохождение света звезд через атмосферу и радиоволн в ионосфере. Материал рассматривается при этом как непрерывная среда, состав которой определяет локальную плотность, упругость, коэффициент отражения, диэлектрическую проницаемость и т. д., т. е. параметры, фигурирующие в волновом уравнении. Такой подход оправдан, так как здесь мы имеем дело с возмущениями, длина волны которых значительно превышает типичное расстояние между атомами. С другой стороны, в приложении к тепловым колебаниям или к движению электронов в неупорядоченной конденсированной среде континуальная трактовка редко бывает оправдана. Тем не менее математическое сходство этих задач с соответствующими задачами макроскопической физики наводит на мысль о том, что небесполезными могут оказаться и модели, в которых флуктуации плотности или вариации локального кристаллического порядка рассматриваются просто как физические причины изменений локального потенциала, плотности, скорости фононов и т. д. [c.134]

Нейтронный нагрев бланкета приводит к генерации импульса давления, зависящего от характеристик импульса тепловыделения глубины проникновения Ь и длительности о- Анализ нейтронных процессов в бланкете приводит к следующим значениям величин Ь О, 6 м и 0 10 с. В течение тепловыделения происходят процессы теплопроводности и акустической разгрузки материала. Динамическая разгрузка в течение времени тепловыделения существенна, если характерные времена тепловой диффузии и распространения акустических волн 1а вдоль пути прохождения теплового импульса длиной Ь много меньше или сравнимы с длительностью теплового импульса о о, о где 1с1 и а с, а X и с — коэффициент температуропроводности и скорость звука, соответственно. [c.121]

Различают два вида разрушения — пластическое и хрупкое. Пластическое разрушение происходит после существенной пластической деформации, протекающей по всему объему тела или его значительной части, и является результатом исчерпания способности материала сопротивляться пластической деформации. Хрупким называется разрушение, происходящее без пластической деформации. Различают также квазихрупкое разрушение, при котором имеет место некоторая пластическая зона перед краем трещины. Квазихрупкое разрушение происходит в наиболее ослабленном сечении при напряжении выше предела текучести, но ниже предела прочности. При хрупком разрушении скорость распространения трещины составляет 0,2—0,5 скорости звука, т. е. достаточно велика, а излом имеет кристаллический вид. При пластическом разрушении скорость трещины мала и составляет не более 0,05 скорости звука, а излом имеет йолокнистый вид. [c.727]

Разрушение бывает либо хрупким, либо вязким. Хрупкое разрушение представляет собой очень быстрое распространение трещины после незначительной пластической деформации или вообще без нее. После начала роста трещины при хрупком поведении материала скорость ее распространения быстро возрастает от нуля до некоторой предельной величины, равной примерно трети скорости распространения звука в материале. В поликристаллических материалах разрушение происходит по плоскостям расщепления кристаллов, в результате чего поверхность разрушения получается зернистой из-за различия ориентации кристаллов и плоскостей их расщепления. Иногда хрупкое разрушение происходит в основном по границам зерен такое разрушение называется межкристалли-ческим. [c.44]

При решении вопроса о напряжениях, возникающих в случае продольного удара призматических стержней, обыкновенно пользуются приближенными формулами такого же вида, как мы получили для поперечного удара [(а) и (Ь) 44], но уже Томас Юнг заметил, что влияние массы стержня должно быть учитываемо более рациональным способом, чем это делается при выводе приближенной формулы. Он, между прочим, показал, что, как бы ни был мал ударяющий груз, при ударе возникнут остаточные деформации, если только отношение скорости ударяющего груза V к скорости распространения колебаний в стержне (скорости распространения звука) превосходит относительное удлинение, соответствующее пределу упругости материала. В самом деле, в момент удара по плоскости соприкасания в стержне возникнут сжимающие напряжения и соответствующее им сжатие будет распространяться со скоростью звука вдоль стержня. Возьмем весьма малый помежуток времени за который можно считать скорость V падающего груза не изменившейся. За этот промежуток сжатие в стержне распространится на протяжении участка (рис. 83). Укорочение этого участка будет равно перемещению падающего груза vt. Следовательно, относительное сжатие в момент удара равно [c.361]

Звуковая линза по форменапоминает оптическую линзу. Материал для ее изготовления выбирают так, чтобы скорость распространения звука в этом материале была меньшей, чем в окружающей среде, так же как скорость света в стекле оптической линзы меньше скорости света в окружающем воздухе. Звуковая линза должна, кроме того, еще удовлетворять и другому требованию звуковые лучи должны проходить через нее с минимальными отражениями па границе. Этим условиям при работе в воде удовлетворяет четыреххлористый углерод, скорость звука в котором составляет 940 м сек, что соответствует показателю преломления (для звуковых лучей по отношению к воде) 1,5. Линза из четыреххлористого углерода, конечно, должна быть заключена для сохранения сферической формы в топкую оболочку. [c.92]

Если р > 1,5, то решение обычного уравнения тепло проводности Фурье представляет достаточно хорошее приближение для описания температурных полей. Примем скорость распространения тепла (С) для данного материала равной скорости звука, которую можно определить по формуле С — Y /р = 2000 м1сек (такое предположение оправдано для большинства материалов, за исключением некоторых криогенных жидкостей). Время работы теплозащитных и конструкционных стеклопластиков при одностороннем высокотемпературном нагреве составляет обычно несколько секунд. В худшем случае будем считать t = U,l сек. Тогда при а = 2,9-10 м /сек [c.160]

Скорость распространения упругих волн в высокоэластич. полимере в зависимости от частоты может меняться от 20— 50 м сек (на инфра зв,уко-вых частотах) до 1000 и болое м сек (на далеких ультразвуковых частотах), что соответствует изменению динамич. модуля материала на 2 порядка и более, т. е. наблюдается дисперсия скорости звука и дисперсия динамич. модуля. На рис. 6 видны две области сильной дисперсии динамич. модуля и максимумы угла механич. потерь [c.223]

Пример 13. Металлический стержень свободно вставляется в трубку той же самой длины, но сделанную из другого материала их концы соединены одинаковыми твердыми дисками, симметрично установленными на концах. Показать, что периоды возникающих колебаний, имеющих узел в центре системы, равны 2пНх, где 2/— длина стержня нли трубки, с — корень уравнения 2Мх = = та tg (xla) + m a tg (х/а ), M, m, m — массы диска, стержня и трубки к а, а — скорости распространения звука по стержню и трубке. [c.495]

По предложению Гидемана Шефер [1839] (см. также [861]) применил следуюш.ий метод измерения скорости распространения продольных и поперечных волн в твердых непрозрачных телах. В качестве источника звука использовался кварцевый стержень, ориентированный согласно фиг. 89 и дающий острую характеристику направленности, допускающую при наблюдении звукового поля по теневому методу точное определение направления лучей (см., например, фиг. 199). Если приклеить такой излучатель к одной из граней клинообразного образца из исследуемого материала и погрузить последний в жидкость, скорость звука в которой известна, то направление оси прошедшего через образец сконцентрированного цучка звуковых волн позволит найти скорость распространения продольной волны в твердом материале (фиг. 406). [c.368]

Наполнив тонкостенную никелевую трубку веществом, скорость распространения звука в котором меньше, чем в никеле, можно значительно снизить частоту собственных колебаний полученного таким образом магнитострикционного стержня. Снабжая стержни тонкостенной оболочкой из магпи-тострикционного материала, можно изготовить излучатели из любых веществ, даже из изоляторов. [c.45]

П. 3. в ТВ. телах определяется в основном внутр. трением и теплопроводностью среды, а на высоких частотах и при низких темп-рах — разл. процессами вз-ствия звука с внутр. возбуждениями в ТВ. теле фононами, электронами проводимости, спиновыми волнами и др.). Величина П. з. в тв. теле зависит от кристаллич. состояния в-ва (в монокристаллах П. з. обычно меньше, чем в поликристаллах), от наличия дефектов (примесей, дислокаций и др.), от предварит, обработки материала. В металлах, подвергнутых предварит, механич. обработке (ковке, прокатке и т. п.), П. з. часто зависит от амплитуды звука. Во многих тв. телах при не очень высоких частотах а (о, поэтому величина добротности не зависит от частоты и может служить хар-кой потерь материала. Самое малое П. 3. при комнатных темп-рах было обнаружено в нек-рых диэлектриках, напр, в топазе, берилле а 15 дБ/см при /=9 ГГц, железоиттрпевом гранате а 25 дБ/см при той же частоте. В металлах и полупроводниках П. з. всегда больше, чем в диэ.чектриках, поскольку имеется дополнит, поглощение, связанное с вз-ствием звука с эл-нами проводимости. В полупроводниках это вз-ствие может приводить к отрицат. поглощению , т. е. к усилению звука при условии, что скорость дрейфа носителей заряда превышает скорость распространения звуковой волны (подробнее см. Акустоэлектронное взаимодействие). С ростом темп-ры П. 3., как правило, увеличивается. Наличие неоднородностей в [c.554]

Скорость распространения каждой волны определяется свой ствами материала. При падении звуковой волны на границу между двумя материалами с разными скоростями звука или импедансами (кроме случая нормального падения), при отражении и преломлении один вид волны может трансформиро ваться в другой. В целом при прохождении через реальные материалы возникают сложные процессы распространения звуко вых волн, [c.103]

Упруго-пластический характер поведения материала и связанная с этим двуволновая конфигурация фронта волны сохраняются и при распространении волны разгрузки [16, 346, 359, 421] по сжатому волной нагрузки материалу. Скорость фронта волны разгрузки выше гидродинамической и характеризует скорость звука в сжатом материале. Амплитуда упругой части волны разгрузки оРгг определяет сопротивление материала пластическому течению в соответствии с зависимостью [c.208]

Импульсные методы измерения скорости звука позволяют измерять число длин волн, укладывающихся на акустическом пути, а также определять фазовые сдвиги, приобретенные волной при отражении от границ разных частей звукопровода. Поскольку вводимые в образец импульсы являются высокочастотными (1—100 МГц), длина волны существенно меньше поперечных геометрических размеров образца, что можно рассматривать как случай свободного распространения волн в полубесконечной среде (случай нормальной дифракции). Это позволяет достаточно точно рассчитывать поправки на создающееся в образце дифракционное поле плоского излучателя, причем эти поправки не зависят от упругих свойств изотропного материала. Для введения з образец звукового импульса используют обычно кварцевый преобразователь который приклеивают в случае работы на о т р а ж е-н и е к одному из плоскопараллельных торцов образца, а в случае работы на прохождение импульса — к обоим торцам. Радиоимпульс от генератора, работаю1цего на основной частоте преобразователя, возбуждает в пьезопреобразователе упругую волну, передающуюся в образец. С помощью пьезопреобразователя в образце можно возбуждать продольную и поперечную волны. [c.262]

Если принять огибающую импульса трапецеидальной формы с продолжительностью Тф фронта, где Тф = 72 7 (Т — период несущей частоты), то условие достаточно узкой полосы, обеспечивающей незначительное искажение формы импульса в процессе его распространения, может быть реализовано при д- = 4. Так, при/=2 10 0if, t=2-10 сек, Р1—2,ЪЛ0 гц. Чтобы уменьшить длину волновода, его можно выполнить из материала, обладающего небольшой скоростью звука, например из меди (с -= 3,71-10 см1сек), тогда 1в,тт -= 150 см. Таким образом, для обеспечения постоянства режима обработки объекта с переменной длиной, необходимо выбрать длину волноводной системы, равную приблизительно 3 — 8Я, где 18,5 см (длина волны в медном волноводе). Применение волновода такой длины является особенностью импульсного метода. Можно, однако, выбрать 1п<С 8 если в начале обработки, пока 1ц мало, работать в непрерывном режиме с небольшой подстройкой рабочей частоты или волноводной системы (см. далее), а затем, когда в + н > в, тш, перейти на импульсный режим. [c.221]

Как указывалось выше, однородность не является абсолютным параметром вещества, но представляет понятие, применимое к средним свойствам, характеризующим некоторые разумно выбранные объемы. Даже самый однородный материал состоит из атомов, поэтому его свойства существенно неоднородны, если его рассматривать в достаточно малом объеме. И, напротив, материал, состоящий из существенно различных структурных элеметтов, может быть в высшей степени однородным в большом объеме. Если бы выбор характерного размера был совершенно произволен, т 9 термин Однородность ёыл бы бесполезным. В конкретных ситуациях всегда имеется некоторый размер, лежащий в основе масштаба измерений. В случае распространения упругих волн таким размером является длина волны. Среда однородна, если средние свойства элементарных объемов не зависят от их расположения. Элементарный объем определяется как наибольший объем, линейные размеры которого малы ло сравнению с самой короткой длиной волны в ее спектре. Зти критерии использовались многими исследователями, занимавшимися изучением распространения звука в гетерогенных средах. Ниже мы будем рассматривать слоистые твердые тела, зернистые среды, трещиноватые породы и жидкие суспензии с целью показать, как для таких материалов могут быть получены упругие модули и скорости. Такой подход применим также для Структур с другой геометрией, например, к волокнистым твердым телам или тонким концентрическим цилиндрам. [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...