Волны в упругих средах. Общие соотношения

В общем случае свет, распространяющийся в среде, в которой присутствует ультразвуковая волна, испытывает дифракцию. Это обусловлено возникновением в звуковой волне упругих деформаций среды, приводящих к периодическому изменению ее показателя преломления п. Образующаяся структура эквивалентна дифракционной решетке с периодом, равным длине волны звука Л. Управляемое изменение амплитуды или частоты (длины) волны ультразвука соответственно изменяет характер процесса дифракции света на ультразвуке, создавая возможность управления амплитудой, фазой и направлением пучка света, проходящего через среду, в которой распространяется ультразвук. В зависимости от соотношения между длинами волн света X, звука Л и длиной их взаимодействия L различают два типа дифракции Рамана—Ната [c.221]

В общем случае связь между напряжениями и деформациями не является линейной. Для учета этой нелинейности нужно использовать точное выражение для тензора деформаций (1.5) и в соотношениях типа (1.13) сохранить члены с более высокими степенями деформаций. К чему приводит учет нелинейности упругости в теории распространения ультразвуковых волн, мы рассмотрим более подробно далее (в гл. IV—V) по отношению к продольным волнам в среде, характеризующейся одним модулем упругости, а затем, в гл. X, коротко остановимся на нелинейности твердых тел. [c.25]

Источником звуковых волн может являться всякое колеблющееся тело, соприкасающееся с упругой средой. Приемником звуковых волн может служить всякое способное колебаться тело, помещенное в среду, в которой распространяются волны. Чаще всего одно и то же тело может служить как излучателем, так и приемником в первом случае оно приводится в колебание какой-либо механической силой, во втором — воздействием звуковой волны. Свойства тела как излучателя и как приемника находятся в теснейшей связи. Подчеркивая эту связь, называют устройства, излучающие или принимающие звуковые волны, — звуковыми антеннами. Многие свойства звуковых антенн, основывающиеся на общих волновых соотношениях, описываются совершенно такими же закономерностями, как и свойства антенн, служащих для излучения и приема электромагнитных волн. Однако различие в природе волн определяет существенное различие конструктивных форм звуковых и радиоантенн. [c.269]

Наиболее простые теоретические соотношения, связывающие скорости волн с величиной напряжений, существуют для моделей зернистых сред. Эти модели достаточно хорошо описывают изменения скоростей Гр, под давлением в сухих, влажных и водонасыщенных песках, в их малоглинистых разностях, галечниках, насыпных щебенчатых грунтах и т.д. Чаще всего зернистые модели представляют в виде упаковок упругих шаров, где поровое пространство занято в различных соотношениях газом (воздух) и жидкостью (вода). Исходя из геометрии упаковки, упругих свойств твердой (материала шаров), жидкой и газообразной фаз, рассчитывают скорости Гр и в таком агрегате, а также связь скоростей с давлением. В общем виде формулы имеют следующее выражение [c.36]

В общем случае взаимодействие упругой волны с неоднородностью в изотропной среде определяется тремя основными актами отражением, преломлением и поглощением. Взаимодействие типа отражения может быть различным в зависимости от соотношения размера неоднородности Ь) и длины волны (Л) и определяется, как [c.44]

В любой среде, общее соотношение описывает распространение упругих волн, выражая фазовую скорость (v) согласно трем переменным длине волны A) или волновому числу к = 2лIЛ), направлению распространения (перпендикулярно фронту волны), которое обозначается вектором [c.13]

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]

Граночные условии и общие соотношения. Совместим плоскость г = 0 <5 границей раздела, а ось г направим в сторону жидкости (рис. 7.1). Жидкость будет характеризоваться величинами без индекса, величины с индексом 1 будут относиться к упругому полупространству. В частности, к = ы/с —, волновое число в жидкости, к, = ш/сх их = (л/Ьх — волновые числа соответственно для продольных и поперечных волн в упругом полупространстве. В верхней (жидкой) среде надо положить 6 = 0. Вопрос о волнах горизонтальной поляризации был рассмотрен в 5.1. Ниже иы рассматриваем лишь вертикальную поляризацию. В граничных условиях (5.11) и (5.12) иы должны положить для жидкости ц = 0.1 ) = 0. Кроне того, первое нз условий (5.12) в рассматриваемом случае будет отсутствовать, так как здесь не требуется непрерывности и, (рассматривается случай идеальной жидкости, которая свободно скользит ВДОЩ>,.ЦО -верхностиТвердого тела). Остальные три гравич-ных условия, записанные в том же порядке, что и в (5.11), (5.12), будут а [c.32]

Особенности нелинейного взаимодействия в твёрдых телах. В отличие от газов и жидкостей, в твёрдых телах вдоль произвольного направления могут распространяться (в общем случае) три упругие волны с разл. фазовыми скоростями и со взаимно ортогональными направлениями колебаний частиц среды (см. Кристаллоакустика). Это увеличивает число видов взаимодействия акустич. волн, разрешённых условия-ии фазового синхронизма (4). В твёрдом теле оказывается возможным, в частности, резонансное взаимодействие встречных волн, отсутствующее в жидкостях и га-вах. Напр., в изотропном твёрдом теле коллинеарно распространяющиеся встречные быстрая (РТ) и медленная (ЗТ) поперечные волны с частотами сох и образуют резонансный триплет с продольной волной ( ) суммарной частоты (рис. 7) при след, соотношении частот [c.291]

В последующих главах мы будем рассматривать распространение ультразвуковых волн в безграничной среде, которая обладает только объемной упругостью, но не имеет упругости формы и вязкости, т. е. является идеально текучей. В соответствии со сказанным в 6 гл. I, в такой среде, которой мы приписываем свойства идеальной сжимаемой жидкости, возможны лишь упругие деформации всестороннего сжатия, и, следовательно, в ней могут распространяться упругие волны только одного типа — волны сжатия (разрежения). Это существенно упрощает анализ возмущений и в то же время позволяет получить основные акустические соотношения для наиболее общего типа волн, которые могут существовать как в жидкостях (и газах), так и в твердых телах. В последних, как мы видели, возможны и другие упругие деформации, которым соотвег-ствуют иные типы волн, рассматриваемые ниже. Однако те соотношения, которые мы получим для волн сжатия в идеальной жидкости, будут справедливы и для других волн, поэтому в основных чертах они имеют общее значение для разных типов волн в различных средах. Реальные жидкости обладают некоторой упругостью формы. Такая упругость заметно проявляется лишь при очень больших скоростях деформации, значительно превышающих скорости, соответствующие ультразвуковым колебаниям самой высокой частоты, при которой они могут распространяться в жидкости без существенного затухания. Это дает основание считать скорости деформаций в ультразвуковой волне достаточно медленными, чтобы сдвиговой упругостью реальных жидкостей можно было полностью пренебречь. [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...