Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел




Скачать 32.63 Kb.
НазваниеИмпульсный метод определения упругих свойств твердых тел
Дата конвертации14.04.2013
Размер32.63 Kb.
ТипДокументы


Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел

Крупин Дмитрий Михайлович

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова,

физический факультет

Студент (специалист)

dmkrupin@gmail.com

На производстве нередко можно встретить детали с внутренними дефектами, будь то пузырек воздуха внутри стакана или полость в строительной балке. В связи с этим встает вопрос о диагностике такого рода дефектов до эксплуатации без нарушения целостности образца. Среди возможных методов наиболее перспективным является акустический метод, поскольку он наиболее чувствителен к неоднородностям в материале. Таким образом, существует практическая необходимость в изучении нелинейности, вносимой дефектами в материал. В настоящее время разработаны некоторые методики, по которым в лабораторных условиях можно показать наличие неоднородностей в твердом теле. Одной из этих методик является импульсный метод измерений упругих линейных свойств образца.

Целью данной научной работы является выполнение следующих задач:

- Экспериментальное определение линейных упругих параметров: скорости продольных волн и коэффициента затухания в образце;

Измерение экспериментальных зависимостей амплитуд второй и третьей акустических гармоник от амплитуды основной волны.

В простейшем случае суть метода заключается в пропускании акустического импульса (АИ) через образец. Импульс возбуждается на частоте 5 МГц с помощью пьезокристаллического преобразователя, закрепленного с одного торца [1]. К каждым прохождением упругой волны по образцу часть ее энергии поглощается, еще часть рассеивается и уходит из звукового пучка. В результате амплитуда акустических импульсов, пришедших через образец уменьшается. Отнощение амплитуд двух последовательных импульсов может служить мерой затухания упругих волн в образце. Если измерить время прохождения волны между двумя принятыми импульсами то, зная расстояние, пройденное волной, можно получить скорость распространения упругих волн в образце.

Исследуемый образец состоит из алюминия с частицами алмаза, имеет длину L = 43мм = 4.3*10-2м. С обоих торцов образца приклеены кварцевые пьезокристаллы Х-среза (которые генерируют продольные упругие волны), первый работает как приемник и как излучатель, второй только как приемник акустических импульсов. В работе использовалась ультразвуковая экспериментальная установка, схема которой приведена на рисунке ниже.




Генератор, система фильтров и усилитель представляют собой единую систему RITEC SNAP System, контролируемую с помощью персонального компьютера.

В результате нескольких измерений был определен коэффициент затухания продольной акустической волны в исследуемом образце:

,

и ее скорость распространения



В
A1

A0

A2


о время прохождения АВ через образец она испытывает потери различного рода (потери на рассеяние и отражение; часть энергии волны теряется на склейке; не последнюю роль играют дифракционные потери), а также нелинейные потери, связанные с генерацией в образце второй и третьей акустических гармоник [1]. В связи с этим интересно было наблюдать зависимость амплитуды 1ой, 2ой и 3ей гармоник от начальной амплитуды сигнала.


К
A0

A3


ак известно, амплитуды высших гармоник нелинейно зависят от амплитуды исходного сигнала, т.е. амплитуда второй гармоники растет квадратично, третьей – кубично, и т.д. На рисунках слева представлены эскизы графиков искомых зависимостей, полученных экспериментально, и по ним можно наблюдать соответствие теоретическому заключению.


В
A0
ходе работы были измерены скорость распространения упругой волны и коэффициент затухания в образце, а также с помощью экспериментальных графиков было показано, что амплитуды первых трех гармоник при изменении амплитуды исходного сигнала ведут себя согласно теории.

Литература

1. А. Бабичев, Н. Бабушкина, А. Братковский. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.

2. В. Красильников. Введение в акустику. Издательство Московского университета, 1992.

3. У. Мэзон. Физическая акустика. Том 1. Методы и приборы звуковых исследований. М.: Мир, 1966. С. 372-375.

4. Р. Труэлл, Ч. Эльбаум, Б. Чик. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М.: Мир, 1972. С. 8-10, 37-46.


Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconЛабораторная работа 2 определение момента инерции твёрдых тел
Цель работы – измерение моментов инерции твёрдых тел методом крутильных колебаний

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconИМ. Н. И. Лобачевского совместная Российско-Американская
Исследование оптических свойств поверхности твердых тел методом ближнепольной сканирующей оптической микроскопии (бсом)

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел icon"Агрегатные состояния вещества. Строение твердых, жидких и газообразных тел"
Обучающая: сформировать представления о некоторых механических свойствах твердых тел, жидкостей, газов, объяснить эти свойства на...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconГосударственный стандарт союза сср кирпич и камни силикатные
Настоящий стандарт распространяется на рядовые и лицевые кирпич и камни силикатные, изготовленные способом прессования (далее —изделия),...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconОао «Композит», г. Королёв Численное моделирование упругих свойств композиционного материала структуры армирования 4ДЛ
Численное моделирование упругих свойств композиционного материала структуры армирования 4ДЛ

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconИзучение температурной зависимости сопротивления полупроводника Методические указания к лабораторной работе по физике для студентов строительных специальностей Минск 2007 удк 537. 311. 322 (076. 5) Ббк 22. 3я7 и 39
Рассмотрены вопросы зонной теории твердых тел, электрической проводимости собственных и примесных полупроводников. Изложен метод...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconЛабораторная работа №3
Цель работы: исследовать импульсный метод определения расстояния до места повреждения кабеля; определить расстояние до места повреждения...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconЛекция магнитные материалы
Все атомы состоят из ядер и электронных оболочек, которые определяют электрические, магнитные, химические свойства атомов и молекул,...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconРабочая программа учебной дисциплины «Теория электронного строения твердых тел»
Для изучения дисциплины «Теория электронного строения твердых тел» необходимы знания, умения и компетенции, полученные обучающимися...

Импульсный метод определения упругих свойств твердых тел iconУчебно-методический комплекс по дисциплине "физическая химия материалов и процессов электронной техники"
Дисциплина завершает цикл по изучению физических и химических свойств твердых тел, начатый курсами "Физика твердого тела", "Материалы...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница