Регистрация / Вход
Прислать материал

Распространение волновых процессов в мелкослоистой и трещиноватой средах

Сведения об участнике
ФИО
Пушилина Мария Яновна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ""Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)” (СПбГЭТУ ""ЛЭТИ"")
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Физика и астрономия
Раздел области наук
Теоретическая физика
Тема
Распространение волновых процессов в мелкослоистой и трещиноватой средах
Резюме
В практике получения экспресс-оценок физико-механических характеристик ряда конструкционных материалов (сталей и ее сплавов) на основании результатов ультразвуковых измерений известное распространение получили методы, связанные с оценками скоростей поверхностных волн. По отношению к ним наибольший интерес представляет применение численных или аналитических зависимостей фазовых скоростей распространения волн Рэлея от параметров, определяющих структурное многообразие влияние нарушений строения металлов в приповерхностных областях на его механические свойства.
Ключевые слова
Поверхностная волна Рэлея, мелкослоистая среда, трещиноватая среда, эффективные параметры среды
Цели и задачи
Цель проекта: Исследование волновых процессов в мелкослоистой и трещиноватой средах, применительно к задачам акустических измерений физико - механических характеристик промышленных материалов.
Задачи проекта: Изучить методы расчета физико-механических характеристик, применительно к моделям мелкослоистой среды и трещиноватой среды;
Провести расчет физико - механических характеристик, применительно к модели мелкослоистой среды сталь-графит;
Провести расчет физико - механических характеристик, применительно к модели трещиноватой среды (сталь);
Проанализировать полученные результаты
Введение

В практике получения экспресс-оценок физико-механических характеристик ряда конструкционных материалов (сталей и ее сплавов) на основании результатов ультразвуковых измерений известное распространение получили методы, связанные с  оценками скоростей поверхностных волн.  В работе в низкочастотном приближении для мелкослоистой среды представлены результаты аналитических выводов дисперсионных уравнений для скоростей распространения объемных продольной и поперечной волн в касательном и перпендикулярном направлениях по отношению к плоскостям образующих слоев в зависимости от их параметров.

 

Методы и материалы

В случае если среда содержит неоднородности, например слоистой формы, для того, чтобы исследовать распространение поверхностных волн, нужно знать параметры объемной среды с учетом геометрии распространения волн относительно этих слоев. В данной работе рассмотрены две модели такой геометрии, когда волновой процесс распространяется параллельно и перпендикулярно слоям. Решения для указанных моделей проводились на основании решений дисперсионных уравнений, полученные Л.М. Бреховских. В случае  если среда содержит неоднородности трещиноподобной формы, то для того, чтобы проанализировать распространение поверхностных волн, необходимо знать параметры объемной среды, вычисленные через дисперсионное уравнение с подстановкой функциональных зависимостей коэффициентов отражения и прохождения конкретных типов несплошностей. В нашем случае под «несплошностью» понималась последовательность бесконечно тонких несплошностей (трещин) с периодом «h».

Описание и обсуждение результатов

В работе в низкочастотном приближении для мелкослоистой среды представлены результаты аналитических выводов дисперсионных уравнений для скоростей распространения объемных продольной и поперечной волн в касательном и перпендикулярном направлениях по отношению к плоскостям образующих слоев в зависимости от их параметров. Полученные значения использовались далее для получения численных решений дисперсионного уравнения для определения фазовых скоростей волн Рэлея. Анализировались результаты скоростей поверхностных волн от параметров мелкослоистой среды. Показано их заметное влияние при различной ориентации направления поверхностной волны по отношению к образующим слоям. Показано, что помимо заметного изменения абсолютных значений скоростей поверхностных волн их распространение сопровождается и  значительным возрастанием коэффициента затухания поверхностных  волн. Приведены результаты численных оценок для частных случаев соотношений физических и геометрических параметров слоистой среды и частоты ультразвука.

Используемые источники
1. Викторов И.А .Звуковые поверхностные волны в твердых телах.М.:Наука,1981.288 с
2. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М.Теория упругости.М.:Наука,1965.202 с.
3. Press, F.&Healy,J.,1957. J.Appl.Phys., 28, 1323.
4. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М.:Изд-во иностр. лит.,1957.726с.
5. Рытов С.М Акустические свойства мелкослостой среды. Акуст. журн.,1956,2,№1,с.71-83.
6. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.:Наука,1973,343 с.
7. Коновалов Р.С. Рассеяние упругих волн на трещиноподобных дефектах в объектах про-тяженной формы применительно к задачам ультразвуковой дефектоскопии: Дис. ...канд.техн. наук. М.:СПБГЭТУ ЛЭТИ.-Санкт-Петербург, 2012.
8. Воробьев Е.А. Теория ультразвуковых колебаний как основа построения и применения технических средств получения информации./СПб.:Изд-во СПбГУАП,2002.54 с.
Information about the project
Surname Name
Pushilina Maria Yanovna
Project title
The propagation of wave processes in small-layered and fractured media
Summary of the project
The purpose of this work is to research wave processes on the borders of structured environments. One of the directions, which develops in defectoscopy is structure measuring. Ultrasonic helps to measure values of velocities for different types of waves, regarding the high accurate measurement. When we know values of these velocities, we can recalculate them in some mechanical characteristics, which are interesting for us. The knowledge of mechanical characteristics is an important operational parameter for different materials.
In this work it was considered a question of how to calculate some parameters of environments if it was known a model of this environment. There were considered two models: model of fractured environment and a model of small-layered environment.
Keywords
Rayleigh surface waves, small-layered medium fractured medium, the effective parameters of the medium