Назад - к Разделу 2.1

Раздел 2.2. Типы волн и их особенности

Ранее мы установили, что в жидкостях и газах могут существовать продольные волны. Их еще называют  упругими волнами сжатия. В твердых телах больших размеров (много больше длины акустической волны) существуют упругие волны сдвига. Частицы материала механически колеблются перпендикулярно направлению распространения упругой волны. Т. е. сдвигаются относительно соседних участков объема твердого материала. Скорость распространения волн сдвига примерно в 2 раза меньше скорости продольных волн . Параметры волны сдвига описываются по тем же формулам, что и продольные. В поверхностном слое твердого тела, так же, как по поверхности воды, распространяется поверхностная волна. Ее часто называют волной Релея. Скорость поверхностных волн близка по величине скорости сдвиговой волны. С помощью поверхностной волны можно обнаруживать дефекты только в поверхностном слое материала. Все выше описанные скорости выражаются через упругие постоянные (модули сжатия и сдвига, коэффициент Пуассона) и плотность материала. Поэтому акустические волны часто называют упругими. Для  металлов самую высокую скорость имеет бериллий: =12,8 км/с; = 8,71 км/с; =7,87 км/с. Самую маленькую скорость имеет ртуть. Его =1,45 км/с. Сдвиговой волны в ртути не существует, т. к. в нормальных условиях металл ртуть находится в жидком состоянии и модулем сдвига не характеризуется.

Кроме упомянутых волн в ограниченных по размерам твердых телах существуют другие типы волн. В пластинах толщиной сравнимой с длиной волны могут распространяться так называемые нормальные волны. Часто их называют волнами Лэмба. Они бывают симметричные и несимметричные. Вид колебаний частиц материала для этого случая показан на рис.2.2.

Рис. 2.2 Схематичное изображение нормальных симметричных (а) и антисимметричных (б) волн: x – направление распространения волн; маленькими стрелками показаны направления смещений по осям x и y

Разновидностями нормальных волн являются моды. Замечательным свойством этих волн является зависимость их скорости распространения от частоты. В стержнях и трубах существуют изгибные, продольные, радиальные и крутильные волны. Их описание можно найти в работах [1,2].

Дальше - к Разделу 2.3