Скорость звука в твердых материалах при

Поскольку при контроле материалов основной интерес представляет скорость звука в твердом теле, по способам измерений скорости звука в жидкостях следует сослаться на книгу Бергмана [2]. [c.636]

Изменения ультразвукового сигнала, обусловленные неоднородностью звукопроводов. Эффекты, возникающие при нагреве, могут быть двоякого рода. Прежде всего, это явления, обусловленные изменением упругих и не-упругих характеристик материала звукопровода, приводящие к изменению скорости и поглощения волн. Повышение температуры, как правило, вызывает уменьшение скорости и увеличение затухания ультразвука в твердых материалах. Уменьшение скорости звука приводит к увеличению отношения // Со, причем могут возникнуть нежелательные формы волн. Необходимо выбирать такой режим работы звукопровода, при котором отсутствие побочных форм обеспечивалось бы во всем рабочем диапазоне температур. Затухание в низкочастотном диапазоне, как правило, мало и начинает резко возрастать при достижении температуры, превышающей температуру, при которой обычно используется данный конструкционный материал. Поэтому эффекты, обусловленные поглощением, можно не рассматривать. [c.123]

В газообразных средах скорость звука зависит от плотности среды р и давления ра.с с =У уРа.с/р, где у — коэффициент адиабаты -= Ср/Ср, Ср и Сг—теплоемкость среды при постоянном давлении и при постоянном объеме. Для газов это отношение составляет от 1,668 для аргона до 1,28 для метана. Для воздуха оно равно 1,402 при 15° С и давлении 101325 Па. В жидких и твердых материалах скорость звука определяется плотностью материала [c.6]

Нелинейные пульсации пузырька приводят также к различным физико-химическим явлениям. Одно из них — кавитационная эрозия. Она возникает вследствие различных механизмов. Первый — это воздействие кумулятивных струек, возникающих при асимметричном коллапсе пузырьков рядом с твердой поверхностью, о чем шла речь в 4. Эти струйки направлены к твердой поверхности, в которой возникает зеркальное отображение пузырька, пульсирующее синфазно с исходным. Второй механизм — это скоростной напор пузырька, а точнее жидкости, окружающей поступательно движущийся по направлению к стенке пузырек. При захлопывании присоединенная масса пузырька (можно показать, что для поступательного движения она равна половине массы жидкости в объеме пузырька) резко уменьшается, и из-за сохранения импульса скорость увеличивается. При уменьшении радиуса в 10 раз скорость увеличивается в 1000 раз и достигает 300 м/с. Скоростной напор дается выражением р=ро /2 10 Па, и это воздействие имеет длительность 0,1 Т, где Т — период звука. Третий механизм эрозии обусловлен вязкими силами, вызывающими сдвиговые напряжения в металле и возникающими вследствие растекания жидкости, вытесняемой из пространства между твердой поверхностью и стенкой расширяющегося пузырька. Напряжения, которые при этом возникают, 10 Па и длятся они 0,5 Т. Как известно, прочность конструкционных материалов по отношению к сдвиговым напряжениям на порядок меньше, чем к напряжениям сжатия. Еще один эрозионный механизм обусловлен ударными волнами, возникающими в окружающей пузырек жидкости при его захлопывании, их амплитуда 10 Па [4]. [c.158]

Рассеяние отсутствует в однородных аморфных твердых материалах типа стекла, пластмассы. Слабое рассеяние в них может возникать под влиянием внутренних напряжений, вызывающих изменение скорости звука и преломление (отклонение) упругих волн. В гетерогенных материалах (чугун, гранит, бетон) рассеяние весьма велико. Большое рассеяние наблюдают также в большинстве металлов даже при высокой степени их однородности. [c.33]

Спеченные материалы всегда имеют некоторую остаточную пористость, получаемую либо намеренно (как желательная пори-стая структура в спеченном железе), либо вследствие неизбежного несовершенства процесса изготовления (вольфрам, твердые сплавы) или даже вследствие неправильных режимов изготовления (фарфор). Пористость, как правило, увеличивает затухание, однако четко измерить этот эффект иногда удается только при частотах более высоких, чем обычно применяемые при контроле материалов, а именно тогда, когда размеры пор не намного меньше длины волны. Кроме того, пористость уменьшает и скорость звука, причем этот эффект предположительно объясняется только суммарным объемом пор, но не их числом и размерами. Поэтому такое влияние легко измеряется также и при контроле на обычных частотах. Следовательно, при неизменных прочих условиях пористость, а вместе с ней и степень спекания,, можно измерять по величине затухания или скорости звука [1200, 548]. [c.612]

Температурная зависимость скорости звука в твердых телах для контроля материалов значения не имеет, однако при точных измерениях в жид- жости она может играть некоторую роль (ультразвуковые термометры). [c.30]

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]

Первое (в порядке исторического становления) важное прикладное направление в акустике связано с получением при помощи акустических волн информации о свойствах и строении веществ, о происходящих в них процессах. Применяемые в этих случаях методы основаны на измерении скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука на разных частотах (1 о" +10 Гцвгазахи 10 +10 Гцвжид-костях и твердых телах). Такие исследования позволяют получать информацию об упругих и прочностных характеристиках материалов, о степени их чистоты и наличии примесей, о размерах неоднородностей, вызывающих рассеяние и поглощение волн, и т. д. Большая группа методов базируется на эффектах отражения и рассеяния упругих волн на границе между различными средами, что позволяет обнаруживать присутствие инородных тел и их местоположение. Эти методы лежат в основе таких направлений, как гидролокация, неразрушающий контроль изделий и материалов, медицинская диагностика. Применение акустической локации в гидроакустике имеет исключительное значение, поскольку звуковые волны являются единственным видом волн, распространяющихся на большие расстояния в естественной водной среде. Как разновидность дефектоскопии, широко применяемой в промышленности, можно рассматривать ультразвуковую диагностику в медицине. Даже при небольшом различии в плотности биологических тканей происходит отражение ультразвука на их границах. Поэтому ультразвуковая диагностика позволяет выявлять образования, не обнаруживаемые с помощью рентгеновских лучей. В такой диагностике используются частоты ультразвука порядка 10 Гц интенсивность звука при этом не превышает 0,5 мВт/см , что считается вполне безопасным для организма. В настоящее время развитие дефектоскопии привело к созданию акустической томографии. В этом методе с помощью набора приемников ультразвука или одного сканирующего приемника регистрируются упругие волны, рассей- [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...