
- •1 Модуль
- •1.) Назовите основные величины, характеризующие акуст. Волны и поясните их физический смысл и взаимосвязь.
- •2.) Физический смысл тензора деформаций и тензора напряжений. З-н Гука, его физический смысл.
- •3.) Дайте понятие интенсивности и энергии звуковой волны. В чём отличие волновых уравнений для описания бегущих и стоячих волн?
- •4.) Какие типы волн могут распространяться в газовых, жидкостных и твёрдых средах? Какими физическими величинами определяются скорости распространения упругих волн?
- •5.) Какие виды поверхностных волн могут распространяться на границах раздела сред и в чём их особенность? Опишите возможные способы возбуждения поверхностных волн.
- •6.) В чём особенность нормальных волн и в каких условиях они могут существовать? Физический смысл дисперсии скорости звука. Практические способы возбуждения нормальных волн.
- •7.) При каких условиях могут существовать критические углы на границе сред, в чём их смысл, как их определить, какие явления наблюдаются при этом?
- •8.) Какими упругими постоянными характеризуются твёрдые среды? Что такое волновое сопротивление среды и чем оно определяется?
- •9.) Назовите основные акустические характеристики сред. Поясните механизм затухания акустических волн.
- •10.) Как зависит коэффициент затухания от структуры среды и от частоты колебаний? Какое значение придаётся затуханию волн в акустическом контроле?
- •11.) Механизм затухания волн в различных средах. Поглощение и рассеяние волн.
- •12.) Отражение и преломление акустических волн на границах раздела сред. Трансформация волн. Критические углы.
- •Коэффициенты отражения и прохождения по амплитуде
- •13.) В чём сущность з-а Снеллиуса при падении акустической волны на границу раздела 2-х сред? в чём сущность коэффициентов отражения и прохождения и от чего они зависят?
- •14.) Как используется наличие критических углов в практике контроля?
- •15.) Как определить угол падения акустических волн при заданном угле ввода пучка в обьект?
- •16.) Особенности отражения волн от свободной границы твёрдого тела. Обменные углы.
- •17.) Дифракция волн в твёрдых телах. Явление поляризации для акустических волн.
- •18.) Отражение и прохождение акустических волн при нормальном падении на границу двух сред, разделенных тонким слоем. Просветление границы.
9.) Назовите основные акустические характеристики сред. Поясните механизм затухания акустических волн.
К основным характеристикам можно отнести:
Удельное
волновое
сопротивление сопротивление среды
(характеристический импеданс). Представляет
собой отношение акустического давления
к колебательной скорости в бегущей
волне:
Коэффициент
затухания
– характеризует ослабление волны в
следствие необратимых потерь при ее
распространении в среде. Коэффициент
затухания складывается из коэффициента
поглащения и коэффициента рассеяния.
Коэффициент затухания cреды
определяется расстоянием, на котором
амплитуда плоской волны уменьшается в
е раз, и представляет собой сумму
коэффициентов поглощения п
и рассеяния p:
Распространение акустических волн в реальных средах сопровождается ослаблением или затуханием волн, т.е. уменьшением амплитуды и, следовательно, интенсивности волны по мере ее распространения.
Затухание звука является важным свойством сред и обусловлено рядом причин. Основными из них являются: убывание амплитуды волны с расстоянием от источника из-за геометрического расхождения волн; рассеяние на неоднородностях cреды, в результате чего уменьшается поток энергии в первоначальном направлении; необратимый переход энергии волны в другие формы, в частности в тепло, т.е. поглощение звука.
10.) Как зависит коэффициент затухания от структуры среды и от частоты колебаний? Какое значение придаётся затуханию волн в акустическом контроле?
Анизотропия
- происходит рассеяние, потеря энергии
и умен. амплитуды. Умен. частоты дает
возможность умен. рассеяния. Увел.
размера зерна приводит к увел. коэф.
затухания. В полимерах затухание выше,
чем в металлах. При
наступает
пик коэф. затухания.Коэф. затухания
сдвиговой волны по крайне мере в 2 раза
больше, чем у продольной волны.
Поскольку затухание и в частности рассеяние звука в материале является существенным препятствием для проведения ультразвукового контроля и во многих случаях вообще ограничивает его применимость, представляет большой практический интерес возможность оценки влияния кристаллической структуры вещества на затухание. До общего решения здесь еще очень далеко, так как этому препятствуют и теоретические трудности, и возможности техники измерений; к тому же бесспорно, что кроме величин, поддающихся непосредственному измерению (например, размера зерна и анизотропии), здесь сказываются и многочисленные другие параметры, более трудно поддающиеся регистрации. Сюда относятся, например, свойства границ зерен и внутренние напряжения. К тому же даже величина зерна не является четким понятием, как это видно по микрошлифам сталей, имеющих сложную структуру.
Четкой закономерности поэтому можно ожидать только при простых структурах лишь с одним видом и одной формой кристаллов при минимально возможном количестве загрязнений. При этом речь не обязательно должна идти о чистых металлах. Сплавы с истинными твердыми растворами не являются исключением. В таких случаях наблюдается легко выявляемое влияние анизотропии и размеров зерна. Например, если сравнить два образца из алюминиевого и латунного литья с одинаковой величиной зерна, то затухание в латуни будет много сильнее, чем в алюминии. Если далее взять две пробы одного и того же вещества с различной величиной зерна, то окажется, что у латуни изменение затухания в зависимости от величины зерна будет выражено много сильнее, чем у алюминия. Последнее сопоставление можно провести не при большей величине зерна, а при меньшей длине волны. Таким образом, большее отношение диаметра зерна к длине волны дает тем более сильное затухание, чем сильнее выражена анизотропия.