Cтраница 3
При этом скорость распространения сдвиговых волн не зависит от этих размеров. При распространении продольной волны вдоль стержня развиваются деформации у стенок стержня, поэтому скорость упругой волны несколько занижена. В безграничной среде таких деформаций не наблюдается, отсюда незначительное превышение скорости продольной упругой волны. Необходимо отметить, что с изменением частоты в стержне будет иметь место дисперсия звука, которую правильнее назвать геометрической дисперсией, так как она обусловлена не внутренним строением, а геометрическими размерами. Обычно геометрическую дисперсию используют для определения коэффициента Пуассона. [31]
Не все эти факторы в силу разных причин в достаточной мере учитываются в теоретических механических моделях КМ. Наиболее развитой моделью КМ является континуальная теория первого порядка ( теория эффективных модулей), в которой неоднородная структура заменяется квазиоднородной средой с приведенными характеристиками, определяемыми через параметры реальной структуры. Присущие КМ с регулярной структурой особенности колебаний и распространения волн могут быть описаны только в рамках структурной ( кусочно-однородной) модели. Такой подход развивается в настоящей работе. Наряду с геометрической дисперсией, обусловленной неоднородностью структуры КМ, анализируется также диссипативная дисперсия, обусловленная вязкоупру-гими свойствами компонент. На феноменологическом уровне учитывается также влияние несовершенств адгезионного межфазного соединения и остаточных технологических напряжений на характеристики распространения волн в слоистых КМ. [32]
При возбуждении в материале сдвиговых колебаний одновременно возникают продольные волны. Кроме того, при импульсном ( ударном) возбуждении пьезопреобразователя его излучение не является монохроматичным даже при высокой добротности преобразователя. Интенсивность продольной паразитной волны возрастает по мере уменьшения собственной частоты колебаний пьезопреобразователя и появления низших гармоник. Это затрудняет регистрацию импульса, соответствующего прохождению чисто сдвиговой волны. Для подавления импульсов, связанных с прохождением воли растяжения - сжатия, обладающих большей скоростью распространения, чем сдвиговые, используют специальные ультразвуковые преобразователи и измерительные линии. Принцип измерительной линии основан на использовании явления геометрической дисперсии при распространении продольных колебаний в цилиндрических стержнях. Для ослабления волн, являющихся высшими или низшими гармониками основной частоты и возникающих вследствие немонохроматичности импульса, поверхность буферного стержня делают ребристой с глубиной резьбы - 5 мм. Это позволяет подавить амплитуды продольных волн без существенного ослабления амплитуд сдвиговых колебаний. [33]
В импульсном режиме энергия колебаний генерируется в виде импульсов, заполненных ультразвуковой несущей частотой. Продолжительность тг импульса и период Т повторения выбираются такими, чтобы время прохождения импульсом пути, составленного волноводом длиной 1В и нагрузкой длиной ZH, было больше тг, а каждый отраженный от конца нагрузки импульс возвращался к преобразователю после излучения последующего импульса. Для исключения возможного отражения на границе излучатель - нагрузка следует применить согласование между нагрузкой и волноводной системой. Необходимые характеристики импульсного режима могут быть определены следующим образом: для максимального сужения спектра импульсного сигнала примем, что в импульсе должно содержаться не менее п периодов несущей частоты. Значение п определяется из условия, что наибольшая часть энергии содержится в основной частоте / спектра. Требование минимально допустимой полосы частот, в частности, связано с тем, что вследствие геометрической дисперсии скорости распространения упругих колебаний по волноводной системе импульс может существенно исказиться. Кроме того, согласование в широком диапазоне частот не может быть удовлетворительным. [34]