Неразрушающий контроль Пятница, 22.09.2017, 16:20
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта

Наш опрос
Оцените наш сайт
Всего ответов: 289

Наш банер
Приборы и методы неразрушающего контроля

Размер: 118x84. Html-код:

Назад - к Разделу 2.2

Раздел 2.3. Отражение и преломление акустических волн на границе раздела двух материалов.

На примере распространения упругой волны на поверхности воды мы можем увидеть, как волна реагирует на корягу. Она отражается от коряги, часто возвращаясь в место броска камня. Причем, чем большего размера будет коряга, тем большая амплитуда волны отражается. Максимальная амплитуда отраженной волны будет при отражении от берега водоема. Т. е., измерив амплитуду отраженной волны, мы можем оценить размер отражающего объекта.

Поместим в водоем  тонкостенную целлофановую емкость с другой жидкостью, например бензином, и возбудим волну в воде. Наблюдается интересный эффект. Дойдя до бензина, волна частично отражается от него, а частично переходит в целлофановую емкость. Оставляя емкость той же, и меняя жидкость, мы увидим, что амплитуда отраженных и прошедших в емкость волн будет различной. Отсюда следует фундаментальный вывод – амплитуды (энергии) отраженной от границы двух сред и прошедшей в другую среду зависит от характеристик этих сред. Эта характеристика называется акустическим сопротивлением (характеристическим импедансом) и для каждой среды описывается выражением

z =rC (2.1)

где r - плотность материала, а C - скорость упругой  волны в этом материале.

Амплитуда (энергия) отраженной волны зависит также от формы отражающего тела и его расположения относительно распространяющейся волны. Если на поверхности воды расположить бревно так, чтобы оно отражало волну всей длиной, то амплитуда отраженной волны будет максимальной. Если бревно расположить длиной вдоль направления распространения волны, то амплитуда отраженной волны будет минимальной. Т. е. параметры отраженной волны определяются формой и расположением отражающего тела. Исследуя параметры отраженной волны, мы сможем определить форму дефекта. Это очень важно для оценки степени его опасности (обычно плоскостные дефекты типа трещин более опасны, чем округлые дефекты - поры).

В твердых телах картина отражения и прохождения упругих волн более сложная. Волны не только отражаются от границы раздела, но и преломляются и трансформируются (преобразуются из одного типа в другой). Что под этим понимается? На рис.2.3 показана схема падения луча продольной волны под углом на границу раздела двух твердых сред.


Рис. 2.3 Преобразование (трансформация) упругих волн при падении на границу раздела двух материалов

Видно, что от границы раздела отражается не одна, а две волны. Одна продольная, а другая сдвиговая (поперечная). Причем угол отражения продольной волны, как и в оптике, равен углу падения продольной волны. Сдвиговая волна отражается под другим углом. Различие между продольной и сдвиговой волной демонстрируются рис. 2.4.


Рис. 2.4 Схематическое изображение колебаний твердой среды при распространении продольной волны (а) и сдвиговой волны (б). l - длина ультразвуковой волны.

Во вторую среду проходят также две волны. Продольная – с углом, отличным от угла падения, и сдвиговая, угол которой также отличается от угла отражения сдвиговой волны в первом твердом теле. Углы падения, отражения и преломления подчиняются закону Снеллиуса (закон синусов)

(2.2)

Из выражения (2.2) следует, что угол b равен углу gi, так как скорость распространения в первой среде для продольной волны одинакова. Мы ранее установили, что скорости упругих волн зависят от упругих характеристик материалов и плотностей. Значит, углы отражения и преломления также зависят от упругих свойств материалов и их плотностей. При угле падения равном 900 трансформации упругих волн не происходит. В то же время, замечательное свойство упругих волн отражаться от находящихся внутри  материала неоднородностей, отличающихся по акустическим (упругим) характеристикам, используется для обнаружения дефектов. На этом принципе построена вся ультразвуковая дефектоскопия, дефектометрия, толщинометрия и т.д.

Дальше - к Разделу 2.4

Форма входа

Календарь новостей
«  Сентябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Поиск

Полезные ссылки
Свободная энциклопедия

Электронная библиотека книг

БФ Ромашка: эти дети хотят ЖИТЬ!

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Выставки
Все под контролем на выставке NDT Russia!
Информация

Каталоги

Украинский портАл

Copyright Donchenko.A © 2017