Другие типы поверхностных волн

Другие типы поверхностных волн [c.203]

Другие типы поверхностных волн............ [c.402]

Кроме волн забойного происхождения в процессе бурения возникают также поверхностные волны. Наиболее распространенными при этом являются поверхностные волны Лява и Рэлея на свободной границе раздела земля-воздух [14]. Другим типом поверхностных волн являются волны, возникающие на достаточно резких несвободных границах раздела внутри горной среды. Эти волны по аналогии с рэлеевскими могут быть названы волнами рэлеевского типа на несвободной поверхности [23]. [c.201]

Представляют большой интерес также поверхностные волны, скорость распространения которых меньше, чем у продольных и поперечных волн, и возникновение которых можно также наблюдать на границах раздела двух сред. Поверхностные волны, в частности, можно получить в результате превращений из других типов волн — продольных или поперечных, падающих под некоторым углом к поверхности раздела двух сред при условии, если скорость продольной или поперечной волны в первой среде будет меньше, чем скорость поверхностной волны во второй. Интересны другие свойства поверхностных волн, например, особенности [c.505]

Кроме продольных и поперечных сейсмических волн, имеются еще другие типы упругих волн в предыдущей главе мы познакомились с поверхностными волнами, или волнами Рэлея. Так как энергия поверхностных волн, [c.526]

Комплексность к имеет простой физический смысл поверхностная волна в этом случае непрерывно излучает энергию в жидкость, образуя в ней отходящую от границы неоднородную волну. Этот тип поверхностной волны представляет большой интерес в иммерсионной ультразвуковой дефектоскопии и других областях ультразвуковой практики. Исследование названного типа поверхностных волн производилось рядом авторов, но всегда делалось в предположении малости отношения рщ/р- [c.135]

Рассмотренные типы поверхностных волн в твердых телах, разумеется, далеко не исчерпывают всё многообразие встречающихся в природе ситуаций. Особенно это относится к волнам в слоистых системах. Применительно к ним описанные слои с резкими границами должны рассматриваться как простейшие модели. То же самое можно сказать и о большинстве других механизмов, приводящих к существованию поверхностных акустических волн. [c.208]

В книге описываются закономерности волновых движений в няе- ально упругом теле. Основным отличием такой среды от идеальной сжимаемой жидкости в акустике и от эфира в электродинамике является существование в ней, а в случае наличия границ и постоянное превращение друг в друга, двух различных по свойствам типов волн — волн расширения и сдвига. Можно сказать, что все вопросы, рассмотренные в данной книге, должны раскрыть специфику волновых процессов в упругих телах, обусловленную взаимодействием этих двух типов волн при наличии граничных поверхностей. Таким взаимодействием обусловлен чрезвычайно широкий круг особых явлений в процессах колебаний упругих тел и распространения волн в них. В качестве примеров здесь достаточно упомянуть известное явление существования поверхностной волны в упругом полупространстве и менее изученные вопросы, относящиеся к специфике собственных колебаний упругих тел конечных размеров. [c.7]

Как в случае плоской деформации, так и при осевой симметрии напряженно-деформированного состояния бесконечного однородного изотропного тела любое возмущение может быть представлено с помощью наложения первичных и вторичных волн. Однако если среда неоднородна или ограничена, возникают другие типы воли. Наиболее важными из них являются поверхностные волны, которые могут распространяться в окрестности границы упругого тела. [c.24]

Волны растяжения возникают в объектах типа стержня. Тогда частицы колеблются вдоль направления распространения волн и перпендикулярно к нему. Поверхностные волны обусловлены колебанием частиц со значительной амплитудой на поверхности тела и постепенным ее уменьшением при удалении частиц от поверхности. Если продольная волна падает перпендикулярно на плоскую границу раздела двух сред, обладающих различным акустическим сопротивлением, то одна часть ее энергии переходит во вторую среду, а другая отражается в первую. Доля отраженной энергии тем больше, чем больше разность акустических сопротивлений сред. Если продольная волна попадает на границу раздела двух твердых сред под углом, го отраженная и прошедшая волны преломляются и трансформируются в продольные и сдвиговые, распространяющиеся в первой и второй средах под различными углами. Законы отражения и преломления волн аналогичны законам геометрической оптики. Свойства упругих волн учитываются при разработке технологии и средств контроля изделий. [c.58]

Размер источника излучения дискретной АЭ невелик и сопоставим с длиной излучаемых волн. Его можно представить в виде квази-точечного источника, расположенного на поверхности или внутри материала и излучающего сферические волны или волны других типов. При взаимодействии волн с поверхностью (границей раздела двух сред) происходит их отражение и трансформация. Волны, распространяющиеся внутри объемов материала, быстро слабнут из-за затухания. Поверхностные волны затухают с расстоянием значительно меньше объемных, поэтому они преимущественно и регистрируются приемниками АЭ. [c.160]

Продольные и поперечные волны (объемные однородные волны) наиболее широко используются при дефектоскопии материалов для обнаружения внутренних дефектов. Помимо этого для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов используются и другие типы волн (неоднородные). [c.25]

В бесконечном, однородном, изотропном теле любое возмущение может быть представлено с помощью наложения Р-волн и iS-волн, однако если среда неоднородна или ограничена, то возникают другие типы волн наиболее важными из них являются поверхностные волны, которые могут распространяться в окрестности границы упругою тела. Подобные поверхностные волны будут рассмотрены в следующих двух параграфах. [c.188]

Как показали исследования, в ультразвуковых линиях задержки могут использоваться различные типы волн продольные, поперечные, поверхностные, в зависимости от назначения радиолокационной станции. Выбор того или иного типа волн осуществляется, исходя из условий минимального затухания иа единицу времени задержки. Кроме того, принимаются во внимание другие факторы, например возможность эффективного возбуждения или приема того или иного типа волн. Во многих случаях отдают предпочтение поперечным волнам, если они имеют малое затухание на единицу времени задержки. В других случаях, например, когда требуется получение переменных задержек, могут использоваться поверхностные волны. [c.503]

Нам уже известна (см. 3-2), что наибольшее отражение ультразвуковой энергии происходит тогда, когда размер плошади дефекта равен или больше длины ультразвуковой волны. Поскольку длина поверхностных волн при прочих одинаковых условиях меньше, чем длина волны других типов волн, то, следовательно, и при использовании поверхностных волн можно выявлять дефект, по размеру меньший, чем при использовании других типов волн, В приведенном примере, как видно, при частоте = 2,5 Мгц длина волны равна [c.164]

Все перечисленное привело к тому, что звуковые рэлеевские волны сейчас чрезвычайно широко изучаются во всех странах и совокупность работ по ним составляет целое научное направление. Помимо рэлеевских волн, сейчас открыт и нашел применение целый ряд других типов звуковых поверхностных волн (под звуковыми или акустическими поверхностными волнами здесь и везде в дальнейшем мы, если это не оговорено особо, понимаем упругие [c.4]

Другой интересной модификацией волн Лява являются поперечные (сдвиговые) волны в полупространстве со свободной границей гребенчатого профиля [20] (периодическая система канавок прямоугольной формы, пропиленных на поверхности твердого тела перпендикулярно направлению распространения волны). В зтом случае поверхностный слой полупространства как бы размягчается и имеет меньшие эффективные модули упругости по сравнению с остальной толщей полупространства. Таким образом, получается эквивалент замедляющего слоя для волн Лява. Вдоль такой границы мон<ет распространяться замедленная поперечная поверхностная волна. Однако граничные условия на такой (сложной формы) поверхности приводят к тому, что эта волна не может быть гармонической в пространстве, а имеет слон<ную пространственную структуру (типа структуры блоховских функций для движения электрона в периодическом поле кристаллической решетки). Благодаря этому данное волновое образование имеет очень сильную дисперсию фазовой и групповой скоростей. [c.30]

Другие типы волн. Мы рассмотрели две характерные поверхностные волны, существующие на границе твердого [c.51]

Как уже отмечалось в разд. 18, уравнение (1.96), помимо корня, соответствующего поверхностной волне рэлеевского типа, имеет множество других корней. Волны, соответствующие этим корням, были впервые исследованы в работе [82] и вместе с волнами горизонтальной поляризации названы (по аналогии с акустическими волнами вблизи криволинейных границ) волнами шепчущих галерей. Рассмотрим здесь, следуя работе [82], основные характеристики указанных волн в высокочастотной области спектра, когда длина волны и глубина ее локализации много меньше радиуса цилиндра Я. [c.73]

Волны рэлеевского типа. Задача о гармонических рэлеевских волнах на поверхности идеально упругой сферы впервые рассматривалась в работе [87]. Под волнами рэлеевского типа здесь понимается точное решение уравнения (1.1), удовлетворяющее условию отсутствия напряжений на поверхности г = / сферы и имеющее характер установившихся монохроматических поверхностных волн. В полюсах сферы 9 = 0 и 9 = я (г, ф, 9 — сферические координаты) располагаются источник и сток волн, соответствующие особым точкам решений уравнения (1.1). Предполагается, что источник и сток вполне эквивалентны один другому и волны распространяются от полюсов с равными амплитудами в +9- и [c.84]

Существование сплошной среды в жидкой и газообразных фазах допускает также и совершенно другой тип устойчивого равновесия, когда более тяжелая среда находится ниже более легкой например, однородная жидкость (скажем, вода) отделена горизонтальной поверхностью от находящегося сверху однородного газа (скажем, воздуха). Тогда плотность меняется разрывным образом при переходе через некоторую поверхность — поверхность воды (или в общем случае, поверхность раздела жидкости и газа). Возмущения этого равновесного состояния проявляются в виде поверхностных гравитационных волн, которые не могут распространяться вдаль от поверхности как мы увидим, они удаляются от поверхности не дальше, чем на расстояние одной длины волны. Лишь в горизонтальных направлениях они распространяются на расстояния, во много раз большие длины волны. Так как в поле вертикальной возвращающей силы различные горизонтальные направления ничем не отличаются, эти волны изотропны в горизонтальном направлении (все горизонтальные направления их распространения равноправны). Тем не менее эффективная инерция жидкости, связанная с зависящей от длины волны глубиной проникновения возмущения, вызывает дисперсию — зависимость скорости волны от ее длины. [c.256]

Таким образом, теория и опыт очень хорошо контролируют друг друга, однако это все же не означает, что мы имеем объяснение чрезвычайно сильных колебаний. Правильное объяснение, рассматриваемое несколько подробнее в разд. 17.41, состоит в том, что поверхностная волна, возбужденная касательным падением вблизи края, обходит шар /г, 1 /2, 2 /2 и т. д. раз, все время излучая. Излучение назад значительно усиливается тогда эффектом типа глории (разд. 13.31) и имеет амплитуду, сравнимую для малых значений х с амплитудой света, отраженного назад от центра освещенной поверхности. [c.334]

Помимо рэлеевских волн, рассмотренных в 4, известны и другие типы поверхностных волн в твердых телах [12, 31]. Коснемся наиболее важных из них ). Прежде всего следует назвать поверхностные волны в кристаллах [32, 33]. В настоящее время строго доказано существование поверхностных волн в большинстве направлений любых срезов кристаллов [34, 35]. Анизотропия упругих свойств последних в общем случае приводит к тому, что плоская поверхностная волна имеет три компоненты смещения, а ее волновой вектор не совпадает по направлению с вектором групповой скорости ). Лишь для симметричных направлений кристалла векторы групповых и фазовых скоростей коллинеарны, а траектории частиц лежат в сагиттальной плоскости. Такие поверхностные волны, весьма схожие с рэлеевскими волнами в изотропном твердом теле, обычно называют волнами рэлеевского типа 32]. Типичным примером является волна, распространяющаяся в направлении 2 К-среза пьезоэлектрического кристалла ниобата лития. Заметим, что в пьезоэлектрических кристаллах поверхностная волна обычно сопровождается квазистатическим электрическим полем, что находит применение в различных акустоэлектронных устройствах обработки сигналов. Влияние пьезоэффекта приводит в ряде кристаллов к существованию чисто сдвиговых поверхностных волн [36, 37], называемых волнами Гуляева — Блюштейна. Эти волны, в отличие от рэлеевских, слабо неоднородны. Распространяясь со скоростью с с , они спадают с глубиной на расстоянии 1 Кэм Т , где /Сэм — коэффициент электромеханической связи, характери- [c.203]

Волны описанного Рэлеем типа были действительно обнаружены на сейсмограммах. Однако было замечено, что они сопровождаются также поперечным движением. Это означает, что волны Рэлея не единственные возможные поверхностные волны, и что должны возникать и другие типы поверхностных волн с поперечным движением. Теория таких волн была развита Лявом [380] (они теперь носят его имя). Они имеют только поперечные компоненты движения без продольных и вертикальных компонентов. Это были первые обнаруженные волны из общей группы каналовых волн. [c.372]

Если рассматривается волна, бегущая по слоистой среде параллельно границам, то в зависимости от упругих свойств слоев она может в одних слоях и для одних волн описываться уравнениями эллиптического типа (тип поверхностной волны), в других — гиперболического (интерференционная волна). Общее исследование интерференционных и поверхностных волн можно найти в монографии В. И. Кейлис-Борока (1961). Частоты интерференционных колебаний слоев являются внутренней характеристикой слоя как элемента слоистой структуры. Были выполнены работы, в которых рассматривались и жидкие слои. Такие постановки, с одной стороны, могут служить для оценки различия между явлениями, протекаю-пщми в твердых и жидких (сжимаемых) средах, а с другой — имеют приложения к распространению волн в твердом основании дна и в самом водоеме. [c.296]

Кроме продольных и поперечных сейсмических волн, имеются ещё другие типы упругих волн в предыдущей главе мы познакомились с поверхностными волнами, или волнами Рэлея. Так как энергия поверхностных волн, которые в сейсмологии обозначают буквой , сосредоточена лишь в поверхностном слое, то эти волны распространяются на большие расстояния и на сейсмограммах имеют гораздо ббльшие значения амплитуд, чем волны Р к 8. [c.410]

В монографии [28] показано, что при условии с <Ссц, которое выполняется почти для всех реальных сред, уравнение (1.46) имеет (наряду с вещественным) комплексный корень к, соответствующий системе трех волн (одна в жидкости И две в твердом теле), переходящих при стремлении плотности жидкости к нулю в рэлеевскую волну в твердом теле. Комплексность этого корня имеет простой физический смысл поверхностная волна в этом случае непрерывно излучает энергию в жидкость, образуя в ней отходящую от границы неоднорюдную волну. Именно этот тип поверхностной волны, аналогичной волне Рэлея, представляет большой интерес в иммерсионной ультразвуковой дефектоскопии и других областях ультразвуковой практики. Исследование названного типа поверхностных волн производилось рядом авторов, но всегда делалось в предположении малости влияния жвдкости на твердое тело. [c.57]

В последние годы проводятся работы по использованию поверхностных акустических волн (типа волн Релея) в пьезоактивных средах для измерения взаимного положения двух звеньев с высокой точностью. Система измерения с поверхностными акустическими волнами может быть основана на свойствах контакта двух пьезоэлектрических поверхностей, по одной из которых распространяется поверхностная акустическая волна. Ее электрическое поле индуцирует в другой среде поверхностную волну, которая поступает на приемный преобразователь. При фазовой скорости волны порядка (1- 5)-10 м/с на частоте 1 МГц погрешность измерения положения не превышает 10—50 мкм соответственно, а на частоте 100 МГц — погрешность не более 0,1—0,5 мкм предельная точность метода характеризуется погрешностью около 0,01 мкм. [c.44]

Волна, подобная волне Релея, может распространяться не только вдоль плоской, но и вдоль искривленной поверхности. На вогнутых участках поверхности она подвержена дополнительному затуханию вследствие излучения энергии в глубь изделия появляется мнимая часть корня k . Если две поверхности образуют двугранный угол, то поверхностная волна, распространяясь вдоль одной из них и дойдя до ребра, частично отразится, частично перейдет на другую поверхность, а частично трансформируется в волны других типов. Например, при двугранном угле, равном 90°, в стальном образце отразится примерно 37 % интеясивиостн падающей волны, пройдет 51 %, а трансформируется 12 %. [c.12]

Квазисобственные волны вне решетки состоят из бесконечного количества гармоник, которые при х < 1/2 и условиях (2.42) или (2.43) являются поверхностными волнами, распространяющимися вдоль решетки без затухания с фазовыми скоростями, меньшими скорости света, и экспоненциально убываюш,ими при удалении от нее ( г -> оо). В случае комплексного корня уравнения (2.39), например при х > 1/2, квазисобственная волна состоит из гармоник трех типов. Конечное число гармоник является быстрыми волнами, распространяющимися вдоль решетки (амплитуда их экспоненциально затухает) с фазовыми скоростями, большими скорости света. Одна часть из них, для которых Im [х —< О, при этом экспоненциально возрастает с удалением от решетки в перпендикулярном направлении, а другая — экспоненциально убывает. Остальные гармоники (количество их бесконечно) представляют собой медленные волны, распространяющиеся вдоль решетки (с экспоненциально затухающей амплитудой) с фазовыми скоростями, меньшими скорости света и экспоненциально убывающими при удалении от нее в перпендикулярном направлении. [c.111]

В частности, пограничный слой и внешнее течение уже не разделяются, хотя структуру типа ударной волны все еще можно различить [152—154] в таком случае говорят о режиме размытого слоя. Существует ряд методов, основанных на упрощенных моделях сплошной среды, представленных в работах Огути [155], Шоренстина и Пробстина [156], Чоу [157, 158], Руд-мана и Рубина [159], Чжена и др. [160], а также Кота и Тер-котта [161], которые успешно предсказывают поверхностные и другие общие свойства в режиме размытого слоя. [c.422]

Предлагаемая книга посвящена распространению ультразвуковьЕх волн в жидкостях, газах и твердых телах, рассматриваемых как сплошные среды с разными характеристиками упругости. В ней систематизированы вопросы, имеющие непосредственное отнощение к специфике ультразвука возможности генерирования направленных пучков плоских волн, высокой интенсивности ультразвукового излучения и т. д. В связи с этим основное внимание в книге уделено различным аспектам распространения плоских волн их общим характеристикам, затуханию, рассеянию на неоднородностях, отражению, преломлению, прохождению через слои, интерференции, дифракции, анализу нелинейных явлений, пондеромоторных сил, краевых и других эффектов в ограниченных пучках. Рассматриваются также сферические волны, которые формируются при пульсационных колебаниях сферических тел, в дальней зоне излучателей малых размеров, в ультразвуковых фокусирующих системах. Большинство из этих вопросов обсуждается применительно к продольным волнам для сред, обладающих объемной упругостью, а для других типов волн, в частности для сдвиговых волн в жидкостях и твердых телах, дополнительно рассматриваются те вопросы, которые составляют их специфику. К ним относятся граничные и нелинейные эффекты в твердых телах, трансформация волн, их дисперсия, поверхностные волны, соотношения между скоростями звука и модулями упругости в кристаллах, в том числе в пьезоэлектриках. [c.2]

Гидродинамические трубы со свободной поверхностью предназначены для исследования объектов, погруженных на малую глубину или пересекающих свободную поверхность. В качестве примеров таких объектов можно назвать торпеды. Подводные крылья, стойки и некоторые типы гидросооружений. Как следует из названия, единственной особенностью этих труб является рабочая часть, имеющая свободную поверхность воды, давление над которой регулируется, чем обеспечивается регулирование кавитации на испытываемом объекте. Такая конструкция позволяет моделировать одновременно погружение, поверхностные волны и кавитационные характеристики. Гидродинамическая труба со свободной поверхностью удобна главным образом для исследования кавитации и каверн, возникающих вследствие испарения и вентиляции. Для исследования вентилируемых каверн (например, суперкаверн, образующихся за гидропрофилями) установка должна быть оборудована устройством для инжекции воздуха или другого газа в рабочую часть. И соответственно необходимо устройство для непрерывного удаления этого воздуха. [c.580]

При переходе из призмы в пзделие излучаемые пьезопластиной продольные волны трансформируются в поперечные. Для того чтобы в изделие проходили волны только одного типа, угол падения де.лают либо небольшим (поперечная волна практически не возбуждается), либо в интервале между первым и вторым критическими углами. Для пары оргстекло — сталь эти условия выполняются при углах а < 7° и 28° < а < 58°. Призмы с малыми углами применяют обычно в раздельно-совмещенных искателях, а с большими — в наклонных. Кроме того, применяют призмы с углом 27° для возбуждения продольной подповерхностной волны и с углом 60° для возбуждения поверхностной волны Релея. На призме наклонных искателей, выпускавшихся до 1975 г., указывался угол падения. С 1975 г. на серийных искателях указывают угол ввода сдвиговой волны в сталь. При контроле других материалов этот угол ввода может значительно изменяться. [c.181]

При работе дефектоскопа большое внимание приходится уделять возможности появления других типов волн наряду с теми волнами, которыми производится исследование. Так, если исследование образцов ведётся продольными волнами, при наблюдении картйны, получаемой на экране электронного осциллографа, следует выяснить, не является ли замеченное отражение отражением поперечных волн или результатом прихода к приёмной пластинке поверхностных волн. [c.396]

Построение волновой теории распространения упругих волн при наличии границ раздела представляет собой задачу Чрезвычайной сложности. Существование нескольких типов упругих волн продольных, поперечных и поверхностных, а также трансформация волн крайне осложняют задачу даже для изотропных и однородных сред. Достаточно сказать, что задача о дифракции упругих волн, падающих из твердого тела на твердый шар другой жесткости, в теории упругих волн решения пока не получила, в то время как подобная задача для звуковых волн в воздухе и жидкости и для электромагнитных волн имеет точное решение. Поэтому одна из основных задач в теории распространения упругих волн при наличии слоев раздела — это задача построения приближенной теории, базирующейся на волновых представлениях, и обоснование пределов применимости геометрической (лучевой) трактовки, т. е. геометрической сейсмики. [c.555]

В ограниченггых твердых телах могут распространяться также волны других типов. Из них основное значегше имеют поверхностные волны (волны Рэлея), нормальные волны в слоях (волны Лэмба), изтибные волны, нормальные стержневые волны (волны Похгамме-ра). [c.312]

Известны вытекающие поверхностные волны двух типов. Волиы первого типа существуют на границе двух полупространств, и переизлучение энергии в них происходит из одного полупространства в другое. [c.87]

К определялся экспериментально как коэффициент прохождения рэлеевской волны с одной грани упругого клина, раствора 9 на другую, где 9 90° — двугранный угол между плоской поверхностью бруска и касательной плоскостью, проведенной к поверхности выемки на глубине половины слоя локализации рэлеевской волны (см. рис. 2.19). Соответствующие измерения проводились на боковых и торцевых поверхностях контрольного бруска. Для малых В К — Яд) в коэффициент К на основе данных из нашей работы [118] вводилась поправка, учитывающая преобразование рэлеевских волн на плоской поверхности в поверхностные волны рэлеевского типа на цилиндрической поверхности, заметно отличающиеся от первых при Я Яд. Для устранения нестабильного влияния переходного слоя масла между поверхностями излучающей, приемной призм и стержня на результаты измерений и А2 эти измерения повторялись 20 раз, после чего производилось усреднение. Напряжение на излучателе при этом контролировалось и годдержива-лось постоянным. [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...