ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Упругие колебания и волОсновные понятия из "Неразрушающий контроль Т3" Колебание - движение вокруг некоторого среднего положения, обладающее повторяемостью, например колебание маятника. В акустике обычно рассматривают колебания точки среды относительно положения, в котором точка находилась в покое. Волны колебательные движения, распространяющиеся в пространстве колебания одной точки передаются соседней и т.д. В большинстве видов неразрушающего контроля (радиационном, оптическом, тепловом, радиоволновом) используются электромагнитные колебания и волны. В отличие от них в акустических видах используются упругие колебания и волны. [c.12] Упругость - свойство точек среды возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения воздействия силы. Жидкие, газообразные и твердые среды восстанавливают свой объем после сжатия или разрежения, но под действием сил инерции точки продолжают двигаться после достижения первоначального состояния. В результате сжатие переходит в растяжение, а потом опять в сжатие - возникают упругие колебания. Такой процесс распространяется в пространстве и образует упругую волну (рис. Л,а,б). [c.12] Колебательный процесс характеризуется двумя основными величинами частотой и амплитудой колебаний. [c.12] Скорость звука во многих металлах 6000 м/с = 6 мм/мкс. При частоте 6 МГц длина волны равна 1 мм. Волны длиной 1 мм (точнее, 0,2. .. 10 мм) обычно употребляются при высокочастотном УЗ-кон-троле металлов. Небольшая длина волны по сравнению с размером преобразователя позволяет создать направленно-распро-страняющуюся волну, которую рассматривают как пучок лучей. [c.12] Для твердых тел обычно используют вектор смещения й и тензор акустических напряжений (см. далее). В дальнейшем для упрощения формул колебания в твердом теле будем, как правило, характеризовать их акустическим давлением, что не вполне правомерно, но существенно упрощает математический аппарат. Там, где возникает необходимость, учитываются особенности твердого тела. [c.13] Интенсивность используемых при контроле волн обычно весьма мала 10 Вт/м в месте излучения УЗ. При УЗ-контроле, как правило, регистрируют не интенсивность, а амплитуду волн. [c.14] Поскольку А А , децибелы будут отрицательными, однако в УЗ-дефекто-скопии знак принято опускать. На рис. 1.2 приведена шкала перевода относительных единиц в положительные и отрицательные дБ. [c.14] Находим деление 0,045 на шкале 1Т (см. рис. 1.2). Против него на шкале II находим ( А/ Аа)= 26,9 дБ со знаком но его не указываем. [c.14] Одним из параметров колебаний и волн является их фаза. Она характеризует состояние колебательного процесса в определенный момент времени. Если колебания непрерывные, то фаза колебаний повторяется через каждый период. Для импульсов строгая повторяемость параметров колебаний через период отсутствует. Говорят, что две непрерывные гармонические волны находятся в противофазе, если их фазы отличаются на полпериода. Если на какую-либо точку действуют две такие волны с одинаковыми амплитудами, точка не колеблется, а если фазы этих волн совпадают, амплитуда колебаний увеличивается в 2 раза. Явление сложения волн с учетом их фазы называют интерференцией волн. [c.15] Волновое уравнение. Здесь приводится упрощенное изложение теории волнового процесса. Рассматривается распространение волны только вдоль одной координаты л [219]. [c.15] Как частично отмечалось ранее, упругие колебания в жидкостях и газах характеризуются одной из следующих величин изменением давления р или плотности, смещением частиц из положения равновесия и, скоростью колебательного движения (колебательной скоростью) V, потенциалом смещения или колебательной скорости. Все перечисленные величины взаимосвязаны. Следует отличать изменение давления или плотности, связанное с распространением акустических волн, от их статистического (среднего) значения. [c.15] В твердых телах акустическое поле имеет гораздо более сложный вид, чем в жидкостях и газах, потому что твердым телам присуща не только упругость объема, как жидкостям и газам, но и упругость формы (сдвиговая упругость). Вместо давления для твердых тел вводят понятие напряжение , т.е. сила, отнесенная к единице поверхности . [c.15] Различают нормальные (растягивающие или сжимающие) напряжения а . [c.15] В этой главе рассматриваются изотропные среды. Изотропия - независимость физических свойств среды от направления в ней. Среды, в которых свойства зависят от направления, называют анизотропными. Более подробно такие среды будут рассмотрены в разд. 7.2. [c.16] Во всех случаях упругие свойства изотропного твердого тела характеризуют парой независимых упругих констант. [c.16] Аналогично можно записать уравнения для осей у и 2. Здесь I - время. [c.17] Такие же уравнения справедливы и для других упругих величин давления, плотности и т.д. Будем обозначать эти переменные величины литерой а. [c.17] При высокочастотном УЗ-контроле электрические импульсы (см. рис. 1.5, а) обычно возбуждают ударным генератором. В процессе преобразования электрических колебаний в акустические и обратно форма импульса искажается и становится близкой к колоколообразной (см. рис. 1.5, б). [c.18] Ослабление волн. При распространении волны ее амплитуда уменьшается -происходит ослабление волны. Главные причины ослабления расхождение лучей (точнее, дифракционное расхождение) и затухание волн в среде. [c.18] В сферической волне, излучаемой во все стороны сферическим источником (рис. 1.6, б), расхождение лучей происходит в двух плоскостях, поэтому ослабление с увеличением расстояния г идет наиболее быстро обратно пропорционально расстоянию по закону 1/г Ь = 1). На рис. 1.6 направления лучей показаны сплошными линиями, а фронты волн -штриховыми. Для сферической волны фронты - сферы. [c.19] Вернуться к основной статье