Модель волны в дискретная

Если мы рассматриваем эту дискретную систему как модель одномерной кристаллической решетки, то а есть расстояние между атомами решетки, т. е. величина порядка 1 -Ю см. При скорости распространения упругих волн в стержне у 5-10 см сек длине волны % = [c.696]

НАПРАВЛЕННОСТЬ акустических излучателей и приёмников — нек-рая пространственная избирательность излучателей и приёмников, т. е. способность излучать (принимать) звуковые волны в одних направлениях в большей степени, чем в других. В режиме излучения Н. обусловливается интерференцией звуковых колебаний, приходящих в данную точку среды от отд. участков излучателя (в случае многоэлементной акустич. антенны — от отд. элементов антенны). В режиме приёма Н. вызывается интерференцией давлений на поверхности приёмника, а в случае приёмной акустич. антенны — также и интерференцией развиваемых приёмными элементами электрич. напряжений при падении звука из нек-рой точки пространства. В нек-рых случаях, напр. у рефлекторных, рупорных и линзовых антенн, в создании Н. кроме интерференции существ, роль играет и дифракция волн. Аналогичные фнз. явления вызывают Н. эл.-магн. излучателей и приёмников (Н. эл.-магн. антенн), поэтому в теории направленности акустич. и эл.-магн. антенн много сходных понятий, определений и теорем. В зависимости от матем. модели, к-рой можно описать данный излучатель (см. Излучение звука), для расчёта его Н. пользуются разл. теоретич. методами. В случае наиб, простой модели, представляющей собой дискретную (или непрерывную) совокупность малых по сравнению с длиной волны X излучающих элементов, поле излучателя определяется суммированием (или интегрированием) сферич. волн, создаваемых отд. элементами. Для плоских излучателей, заключённых в бесконечные плоские экраны, применяется принцип Гюйгенса. Поле сложных цилиндрич. или сферич. излучателей определяется с помощью метода собств. ф-ций. Наиб, общие теоретич. методы основаны на использовании ф-ций Грина. [c.242]

Использование обобщенных аналитических функций, кратко описанное в разд. 10, приводит к интересному явному представлению непрерывного спектра, заполняющего двумерную область. Однако непрерывные спектры обычно не дают четкой информации о результатах, которые следует ждать из эксперимента. Фактически может оказаться, что из экспериментальных данных вытекает отчетливо выраженное собственное значение даже в том случае, когда теория предсказывает непрерывный спектр. Мы уже сталкивались с подобной ситуацией в разд. 7 при исследовании плоских волн сдвига с помощью модельного уравнения БГК- Там было показано, что дискретные собственные значения могут быть получены посредством аналитического продолжения соотношения, определяющего дискретный спектр (так называемого дисперсионного соотношения ). Для модели, рассмотренной в разд. 10, дисперсионное соотношение дается формулой (10.9), или формулой [c.367]

Большой цикл работ сборника посвящен различным аспектам механики разрушения. Наряду с феноменологическими критериями разрушения и прочности неоднородных материалов рассматриваются вопросы разрушения в рамках решеточных моделей. Приведены результаты моделирования процессов усталостного, динамического разрушения, а также процесса распространения ударных волн при дискретном моделировании материала. Уделено внимание закономерностям разрушения тел с трещинами и дефектами в условиях сжатия и сложного нагружения, изучены некоторые вопросы разрушения при наличии фазовых переходов. [c.3]

Для дискретной модели можно поставить аналогичную задачу, т.е. рассмотреть в линейной постановке эволюцию гармонических волн в слое дискретной жидкости глубины Н (рис. 1). Положим р = 1, введем равномерную сетку с размерами ячеек / 1, / 2 и обозначим а = Нх/Н, N = Н/к2. [c.40]

Очевидно, что можно было бы не выписывать (4.39), а найти непосредственно из эквивалентной схемы Z = го Ь/(1 — ш ЬСх) и = шС, что с учетом (4.38) сразу даст (4.40). Однако мы хотели лишний раз продемонстрировать, как появляется дисперсия из-за нелокальной связи переменных (см. материальное уравнение Ф = Ф(/) в (4.39)). Интересно, что дисперсия в данной среде-модели такая же, как и в случае длинной линии с индуктивной связью между ячейками (см. рис. 4.13). Дисперсионная кривая, представленная на рис. 4.18, определялась в обычном для таких целей эксперименте [7], когда один конец линии нагружен на сопротивление, не равное характеристическому сопротивлению Zo линии Zo = л/Ь/С/ 1 - /и>о) (Ь/Су/ 1 Ом). Из-за отражений в линии устанавливается картина стоячих волн. Длину волны находят с помощью зонда и лампового вольтметра, измеряя расстояние между минимумами стоячих волн. Самой высокой частоте соответствует длина волны приблизительно 2Дж. Как показано в работе [7], данная среда-модель количественно описывает распространение ионных акустических волн (ионный звук) в плазме. Эта линия моделирует также распространение звука в твердом теле (звуковая волна распространяется без дисперсии, пока ее волновое число к много меньше обратного вектора решетки д = 2тт/а а — расстояние между ионами решетки), в противном случае становится уже существенной пространственная дисперсия, связанная с дискретностью среды ), спиновые волны в ферромагнетике и т. д. [c.79]

До сих пор, рассматривая распространение волн в кристаллах, мы не принимали во внимание дискретную структуру кристаллической решетки. Так можно поступать до тех пор, пока длина акустической волны X остается много большей, чем постоянная решетки а, или до частот 100 ГГц. Выше этого предела дисперсионные кривые, получаемые из уравнений классической теории упругости, уже плохо согласуются с микроскопическими расчетами, базирующимися на уравнениях динамики решетки. Поэтому, если оставаться в рамках феноменологических моделей механики сплошных сред, то уравнения состояния кристалла необходимо модернизировать для учета дискретности среды, макроскопически проявляющейся в нелокальности ее реакции на приложение переменного в пространстве внешнего воздействия. Это можно сделать с помощью так называемой нелокальной теории упругости [19], представляющей собой феноменологическое обобщение классической механики сплошной среды. Одно уравнение состояния элемента сплошной среды, описывающее как пространственную, так и временную нелокальность, уже приводилось нами при рассмотрении релаксационных процессов. Если не учитывать временную нелокальность (которая, в частности, ответственна за диссипацию энергии в среде), то для твердого тела нетрудно получить следующее уравнение состояния (нелокальный закон Гука) [c.231]

Следовательно, с точностью до постоянного множителя импеданс равен отнощению акустического давления к вертикальной компоненте смещения частицы в волне. По-видимому, впервые понятие импеданса было введено в акустику движущихся сред (в дискретно-слоистой модели) в работе [513] и независимо в работе [183], где было подчеркнуто значение понятия импеданса для переноса результатов, полученных в спучае неподвиж-ныл сред, на движущиеся. [c.42]

В зависимости от математич. модели, к-рой можно описать данный излучатель (см. Излучение звука), для расчёта его Н. пользуются различными теоретич. методами. В случае наиболее простой модели, представляющей собой дискретную или непрерывную совокупность малых по сравнению с длиной волны Я излучающих элементов, поле излучателя определяется суммированием (интегрированием) сферич. волн, создаваемых отдельными эле- [c.221]

Для дискретных сред актуально понятие эффективной модели. Индивидуальные поры пород настолько малы, что по отдельности никогда не проявляются в сейсмическом волновом поле. Проявиться может только интегральный эффект от бесчисленного множества пор. Поэтому модели пористых сред не включают характеристик отдельных пор. Вместо этого фигурируют усредненные характеристики - коэффициент пористости, средняя степень связности между соседними порами, средняя степень сплюснутости пор и т.п. По этой же причине с точки зрения распространения волн модели несплошных сред являются эффективными моделями, т.е. такими моделями сплошных сред, которые имеют те же макро параметры - скорость распространения волн, плотность, анизотропию скорости, поглощение и анизотропию поглощения - что и моделируемые пористые среды. Концепция эффективной модели позволяет описывать распространение волн в пористой среде теми же дифференциальными уравнениями математической физики, которые используются для соответствующих сплошных сред. В частности, средам, [c.139]

Замена системы дискретных усилий эквивалентной распределенной нагрузкой. В целях упрощения расчетной модели дискретное динамическое воздействие кольцевых участков стержневой структуры на осесимметричные кольцевые участки (диски, оболочки) можно заменить приближенно эквивалентной распределенной нагрузкой. Такой прием широко используют при рассмотрении колебаний дисков с лопатками [10, 11, 15, 18, 34 и др.], это не влечет практически ощутимых погрешностей, если порядок поворотной симметрии стержневого участка достаточно велик. Тогда матрицы ВДЖ и ВДП осесимметричных участков можно определить как линейные операторы, устанавливающие связь -Между комплексными амплитудами волн компонентов распределенных нагрузок и комплексными амплитудами волн компонентов перемещений. Если такие матрицы обозначить П и Н. то переход от распределенного представления к дискретному должен осуществляться в соответствие с выражениями [c.47]

В главе 5 анализируются свойства одномерных дискретных моделей распространения плоских, сдвиговых, цилиндрических и сферических волн. Рассмотрены дифференциальные приближения этих моделей. Нулевое дифференциальное приближение дает [c.7]

Тем самым при численном моделировании процессов деформирования реальной среды может быть допущена двойная погрешность первая и весьма трудно устанавливаемая погрешность допускается при моделировании реальной среды (физически всегда дискретной, хотя и достаточно мелких масштабов) в виде континуальной модели вторая — на этапе численной дискретизации построенной континуальной модели (не говоря о других погрешностях при численной реализации, вопросах сходимости и т. д.). В связи с этим перспективным и методически оправданным является использование дискретных подходов на более ранних этапах моделирования задач механики сплошных сред, особенно задач с высокими градиентами скоростей, разрывами и поверхностями раздела, ударными волнами, разрушением, неоднородностью, сложной пространственной или физической структурой. Эту тенденцию не следует понимать буквально как полный отказ от континуальных представлений, но в то же время целесообразны дальнейшая разработка и создание механики дискретных систем или дискретных сред, являющейся промежуточным звеном между механикой материальных точек со связями [135] и континуальной механикой сплошных сред. Главное при этом — задание характерных масштабов усреднения определяющих параметров процесса по пространству и времени, например характерного размера выделенных дискретных элементов или объемов среды, для которых массу можно полагать сосредоточенной в точке, т. е. использовать для этих элементов средние значения сил инерции, количества движения или среднее значение внутренней энергии. [c.84]

Вычислительные программы, основанные на дискретных моделях, позволяют моделировать и упругие волновые процессы при многократном взаимодействии волн, вести расчеты для длительных интервалов времени, вплоть до выходов на процессы установления. Эти возможности связаны с энергетической согласованностью моделей, отсутствием численной или схемной диссипации или уменьшением ее до минимума при использовании линейной или квадратичной искусственной вязкости, В заключение параграфа приведем результаты расчета взаимодействия двух ударных волн, распространяющихся навстречу друг другу. Для этого рассмотрим алюминиевую пластину шири- [c.139]

Работа со структурно-дискретной линейной моделью подтвердила предположение о том, что причиной дробления волокон на отрезки, значительно меньшие критической длины, являются волны перегрузки, формирующиеся в разрушившемся волокне и пробегающие по его длине. Последовательное дробление волокон примерно на равные части является следствием интерференции волн перегрузки, идущих от разных очагов разрушения. Отслоение разрушившихся волокон от матрицы снижает уровень перегрузки и уменьшает вероятность последующих разрывов волокон. [c.156]

В случае классической модели элементарного источника света — линейного осциллятора — эффект отдачи отсутствует ввиду симметрии непрерывно испускаемой им волны. Суммарный импульс такой волны равен нулю. Наблюдаемый на опыте эффект отдачи при испускании гамма-лучей атомными ядрами свидетельствует о неклассическом дискретном характере испускания, [c.171]

Рассмотрим распространение упругих волн в телах, состояпщх из чередующихся слоев с различной жесткостью и плотностью. Такая модель использовалась многими авторами для анализа дисперсии в композиционных материалах 1134, 166]. Исследуемая проблема представляет большой интерес для сейсмологии и рассматривалась применительно к ней [148]. С точки зрения основного подхода такая система аналогична системе дискретных связанных звеньев, описанной в работе Бриллоуина [37]. [c.287]

Данная модель была модифицирована в работе Уэйнера и Пира [87] с целью учета зарождения и движения дислокаций в кристаллах при движении трещины. На основании результатов численного моделирования был сделан вывод о том, что характер разрушения при трещинообразовании — хрупкий или вязкий — зависит от параметров закона межатомного взаимодействия. Исчерпывающее компьютерное моделирование двумерной задачи динамического роста трещины в дискретной решетке-было проведено Эшёрстом и Гувером [11] в предположении в том, что элементарные частицы массы взаимодействуют друг с другом согласно упрощенному закону Гука, а также Пэскином с соавторами [75], которые для описания межатомного взаимодействия использовали потенциал Леннард-Джонса. В обеих работах установлено, что максимум скорости движения трещины не превосходит скорости волны Рэлея для данного материала.. [c.123]

В главе рассматривается построение одномерных дискретных моделей, устанавливаются связи с соответствующими континуальными моделями. С помощью первого дифференциального приближения полученных разностных схем показано, что они обладают нулевой матрицей вязкости, т. е. построенные разностные схемы для упругого закона не обладают какой-либо схемной вязкостью и не вносят численной диссипации. Проанализированы численные результаты по распространению одномерных волн в одно-, двух- и трехслойных пакетах. Для сглаживания ударно-волновых профилей использована линейная и квадратичная искусственная вязкость Неймана — Рихтмайера. Рассмотрена модификация схемы распада — разрыва, уменьпхающая схемную вязкость. Приведены численные результаты по распространению одномерных волн в слоистых пакетах и моделированию их разрупхения. [c.109]

На основе рассмотренной в 6.2 двумерной дискретно-структурной модели разработана модульная программа DIN OM [88, 90] с графическим выводом информации. Тестирование программы проведено на задачах распространения плоских ударных волн в изотропном упругопласгическом материале [176], рассмотренных в 5.6. Моделирование процесса разрушения для изотропных материалов по схеме Р-1 качественно согласуется с результатами работ [34, 53, 55], [c.156]

Такой тест был проделан для данной дискретной модели (дипломная работа Н. Рогач). С этой целью было проведено прямое численное моделирование стоячих волн в бассейне прямоугольной формы (рис. 1) длины А/2. В качестве начальных данных задавался профиль свободной поверхности из приближенного решения (Tadjbakhsh, Keller 1960) [c.70]

В дискретно-слоистых средах на одной или нескольких границах может скачкообразно меняться скорость течения. Хотя такие модели часто используются в акустике, следует иметь в виду, что течение со скачком (тангенциальным разрывом) скорости является неустойчивым. Поэтому при вычислении коэффициентов отражения и прозрачности для плоских волн мы будем предполагать, что в среде, например в результате действия вязкости, сформировалось устойчивое течение, которое отличается от заданной дискретно-слоистой модели лищь в тонких по сравнению с длиной волны звука переходных слоях в окрестности границ. Наличие тонких слоев практически не сказывается на отражении и прохождении звука (мы видели зто на примере однородного неподвижного слоя в п. 2.4 для тонкого движущегося слоя с произвольной стратификацией скоростей звука и течения, а также плотности соответствующие оценки будут получены в гл. 2). Ниже мы будем пренебрегать влиянием пограничных слоев, а также влиянием поглощения на отражение звука. [c.41]

Анализируя затруднения модели Резерфорда, ученые обратили внимание на еще одан непонятный факт. Электроны, вращающиеся вокруг ядра, должны излучать с частотой, равной частоте их обращения. Но при падении электрона на ядро радиус орбиты электронов уменьшается, частота вращения возрастает, следовательно, спектр излучения резерфордовского атома должен был бы быть непрерывным. Между тем многочисленные исследования спектров различных атомов показывали, что они представляют совокупность дискретных линий, характерных для каждого атома (рис. 48). Этот своеобразный паспорт атомов составляет основу для химического анализа различных веществ. Были и первые попытки найти определенные закономерности в расположении спектральных линий. В 1885 г. швейцарский ученый И. Бальмер установил, что длины волн, соответствующих некоторым линиям спектра водорода, образуют серию, которая хорошо описывается с помощью формулы [c.163]

Феноменология и реологические уравнения процесса дробления. С учетом приведенных закономерностей процесса дробления в вибрациоиноГ[ дробилке разработана феноменологическая модель дробимой горной массы (рис. 11). Модель представляет собой трехмассиое упруговязкопластическое реологическое тело. Общая масса куска т сосредотачивается в трех элементах модели — центральном ядре массой (1 — I) т, не участвующем в колебаниях, и двух колеблющихся массах. Так как кусок дробимою материала представляет o6oii систему с распределенными инерционными, упругими и пластическими свойствами и в процессе дробления по нему распространяется волна, то в реологической модели с дискретными массами для описания этого сложного процесса принимают приведенную массу т, участвующую в колебаниях и составляющую лишь часть общей массы куска т. Масса состоит из массы A,gm, находящейся в контакте со щекой, и массы (1 —Я) ёлг, свободно колеблющейся. Упругие деформации модели воспроизводятся упругими элементами с коэффициентом жесткости к. Рассеяние энергии (гистерезисные потери) [c.394]

И наконец, небольшое число авторов посвятили свои работы изучению процесса быстрого распространения трещины в материалах с учетом их атомно-молекулярной структуры. Сандерс [81], используя дискретную модель кристалла частного вида, пришел к выводу о том, что для совершенного кристалла скорость движения вершины трещины не ограничивается сверху-максимальной скоростью упругих волн. Он установил, что существование сверхзвуковых режимов обусловлено наличием локальных мод деформации, которые в континуальных моделях не существуют. [c.123]

В главе 6 на основе результатов глав 4 и 5 разработаны дву- и трехмерные дискретно-структурные модели динамики волокнистых композиционных сред и многослойных панелей при интенсивных импульсных нагрузках. При построении модели учитывается соотношение между макро-, микро- и мезомасшта-бами величин, характеризующих параметры слоев, структурой композиционного материала, уровнем дискретизации и характерной длиной волн динамического процесса. Определяющие уравнения используются для каждой компоненты композита. Предполагается полная адгезия волокон и связующего до разрушения. Мощность внутренних сил дискретного элемента определяется в виде суммы мощностей каждой его компоненты. Простые варианты моделирования разрушения позволяют достаточно эффективно описывать процессы расслоений в связующем, разрывы волокон, их взаимодействие и последующее деформирование. Приведены примеры численного моделирования развития процессов деформирования в двумерных сечениях слоистых композиционных панелей и панелей с ребрами жесткости при локализованной и распределенной импульсной нагрузке. Эти результаты подробно иллюстрируются рисунками, полученными при графической обработке численной информации. Выявлены общие закономерности развития процессов разрушения в слоистых композиционных панелях. [c.8]

Дискретно-структурная модель в большей степени учитывает структуру композиционного материала (КМ) и работу его компонентов. Характерный масштаб неоднородностей слоев непосредственно связан в ней с масштабом дискретизации, т. е. при моделировании динамических процессов с короткими волнами можно задать согласованный масштаб дис1 ретных элементов. [c.29]

Для расчетов процессов импульсной штамповки листовых заготовок в закрытые матрицы рассмотрим простую модель контактного взаимодействия деформируемой пластины с жесткой преградой. Описанная в 3.2 конечно-разностная модель динамики балки или цилиндрического изгиба пластин представляет собой дискретную систему связанных материальных точек (узлов). Если полагать, что время контактного взаимодействия каждой отдельной узловой массы Шг меньше, чем расчетный интервал шага по времени At для явной схемы расчета, то моделирование контактного взаимодействия можно представить как мгновенное изменение скорости узловой массы в интервале At. При этом ее можно считать свободной и корректировать нормальную составляющую скорости к преграде по направлению и величине в соответствии с заданным коэффициентом восстановления. Это соответствует использованию теории стереомеханического удара [48] для системы материальных точек, реакция внутренних связей между которыми возникает ва время, большее, чем время формирования ударного импульса в отдельной узловой точке-массе. Данное предположение приближенно выполняется для достаточно тонких пластин и их дискретного представления, когда длина звеньев As суш,ественно больше удвоенной толщины. Тогда время единичного контактного взаимодействия оценивается двойным пробегом волны сжатия и растяжения по толщине пластины, а время формирования внутренних сил при взаимодействии соседних узловых точек в процессе деформирования определяется временем пробега упругой волны по длине звена As. [c.66]

В традиционных моделях и методах расчетов композиционных конструкций при статических и длинноволновых воздействиях [4, 24, 94, 95, 129] композиционный материал, как правило, рассматривается осредненно однородным анизотропным материалом с эффективными (интегральными) модулями упругости. Для задач нестационарной динамики при импульсных и ударных воздействиях такой подход имеет ограниченные рамки применимости. При моделировании волновых процессов с короткими волнами необходимо более детально и согласованно учитывать особенности структуры композиционного материала, динамические характеристики каждой его компоненты, включая возможность разрушения типа расслоений в связующем и обрывов волокон. В данной главе на основе ДВМ построены дискретно-структур- [c.140]

Рассмотрим работу ПИ в условиях волноводного распространения звука, когда происходит возбуждение дискретного набора нормальных волн, следуя статье [Зайцев и др., 1987]. Одну из стенок волновода (г - 0) будем считать мягкой, другую (г = Н) - жесткой. Ось х направлена вдоль волновода. Случай волновода с двумя акустически мягкими стенками, соответствующий модели Пекериса (см. [Толстой, Клей, 1969]), рассматривается аналогичным образом. Под углом 3 к оси волновода, совпадающей с осью X, излучается высоконаправленный бигармонический пучок накачки с частотами со, и о)2. При достаточно малом затухании пучок накачки испытывает многократные отражения от границ волновода. Генерация поля р на разностной частоте описывается уравнением [c.176]

Если к > о (п > 0), то гармоники имеют фазовую скорость, направленную одинаково с групповой ( р > 0), и называются прямыми пространственными гармониками. Гармоника называется обратной, если < О (п < 0), поскольку ее фазовая скорость направлена противоположно групповой (детали описания пространственных гармоник и замедляющих систем для ЛОВ можно найти в [3]). Используя концепцию пространственных гармоник, дискретное по своей природе взаимодействие электронного потока с ВЧ полем можно с определенной степенью точности заменить рассмотрением непрерывного взаимодействия электронов с одной (синхронной) обратной пространственной гармоникой поля. Применительно к модели, изображенной на рис. 6,16, б, можно считать, что по волноведущей структуре в направлении движения электронного потока распространяется замедленная волна с фазовой скоростью, выражение для которой следует из соотнощения (40) в предположении [c.207]

Иногда цепочка используется как простейшая модель (одномерной) сплошной среды, удобная для расчета на ЭВМ. Однако ее дискретность полезна и по существу — для описания тех процессов, в которых часть энергии воспринимается внутренними степенями свободы . Это происходит, например, при распространении ударных волн, волн разрушения (дробления), трещин, т.е. там, где переменные, описьюающие поле, претерпевают сильные разрывы. В этих условиях модель сплошной среды без внутренней структуры оказывается некорректной в рамках этой модели не вьшолняется закон сохранения энергии (конечно, при описании соответствующих процессов указывается, что избыток энергии переходит в тепло, в поверхностную энергию. .., но эти переходы находятся вне теории среды, не описываются ею). Замена непрерывной среды дискретной (средой со структурой) позволяет устранить этот дефект, одновременно описать состояние на микро- и макроуровнях и установить связь между ними [2]. [c.175]

Монография посвящена сравнительно новому направлению вычислительной гидродинамики. Дискретные модели несжимаемой жидкости представляют собой конечномерные математические модели, получаемые непосредственно из вариационных принципов классической механики, и предназначенные для численного моделирования движения несжимаемого континуума. Книга, в сущности, демонстрирует некоторый новый подход, в котором с единых позиций строятся эффективные численные методы для различных классов задач динамики несжимаемой жидкости со свободной границей. Приводятся примеры расчетов от простейших задач для длинных волн и солитонов, до трехмерных течений со свободной границей. Построенные методы позволили численно смоделировать некоторые нетривиальные гидродинамические эффекты, среди которых — маховское отражение уединенных волн и удержание шара вертикальной струей жидкости. Для физиков, математиков, механиков, включая аснирантов и студентов университетов. [c.1]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...