Механические характеристики
4.1.1. Однородная среда (Homogeneous medium) - среда, свойства которой в любом выделенном объеме одинаковы.
4.1.2. Упругость (Elasticity) - свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия вызывающих деформацию сил.
4.1.3. Упругое тело (Elastic body) - тело, обладающее свойством упругости.
4.1.4. Упругая среда (Elastic medium) - среда, любой выделенный объем которой обладает свойством упругости.
4.1.5. Изотропный материал (изотропная среда) (Isotropic material, isotropic medium) - материал (среда), свойства которого (которой) во всех направлениях одинаковы.
4.1.6. Упругая анизотропия (Elastic anisotropy) - зависимость упругих свойств материала от направления.
4.1.7. Линейный элемент тела (Linear element of a body) - выделенный и целиком расположенный в твердом теле отрезок прямой.
4.1.8. Деформация твердого тела, деформация (Deformation of solid) - изменение размеров и (или) формы твердого тела.
4.1.9. Деформация растяжения-сжатия (Tension-compression strain) - деформация, характеризующаяся относительным изменением длины линейного элемента тела.
4.1.10. Деформация сдвига (Shear strain) - деформация, при которой происходит поворот линейного элемента тела без изменения его длины. При малых деформациях определяется углом поворота линейного элемента (в радианах). Деформация сдвига не сопровождается изменением объема тела.
4.1.11. Деформация упругая (Elastic deformation) - деформация, исчезающая после прекращения действия вызвавших ее внешних сил [15].
4.1.12. Деформация пластическая (Plastic deformation) - деформация, сохраняющаяся после прекращения действия вызвавших ее внешних сил [15].
4.1.13. Тензор деформации (Tensor of deformation) - тензор второго ранга, компоненты которого являются деформациями растяжения-сжатия и сдвига элементарного объема (составленного из декартовых координатных плоскостей) твердого тела и определяются через производные векторы смещения по пространственным координатам.
4.1.14. Сила обобщенная (Generalized force) - мера взаимодействия тел. Является причиной возникновения или изменения характера движения.
Примечание.В механических и акустических колебательных системах обобщенными силами могут быть сосредоточенная и распределенная сила, момент сил и другие воздействия.
4.1.15. Сила механическая, сила (Mechanical force) - мера механического взаимодействия тел. Является вектором. Единица измерения Н.
4.1.16. Сила внешняя (External force) - сила, действующая на рассматриваемое тело со стороны других тел. Единица измерения Н.
4.1.17. Сила внутренняя (Internal force) - сила взаимодействия между частями рассматриваемого тела. Единица измерения Н.
4.1.18. Сила упругая (Elastic force) - внутренняя сила, возникающая в упругом теле (упругой среде) вследствие его (ее) деформации. Единица измерения Н.
4.1.19. Напряжение (Stress) - производная вектора действующей в твердом теле внутренней силы по площади определенно ориентированной поверхности, проходящей через рассматриваемую точку. Единица измерения Па.
4.1.20. Напряжение нормальное (Normal stress) - проекция вектора напряжения на нормаль к поверхности, проходящей через рассматриваемую точку. Единица измерения Па.
4.1.21. Напряжение тангенциальное (Tangential stress, shear stress) - проекция вектора напряжения на плоскость, касательную к поверхности, проходящей через рассматриваемую точку. Единица измерения Па.
4.1.22. Давление (Pressure):
для твердого тела - производная вектора действующей на твердое тело внешней силы по площади ограничивающей тело поверхности. Является вектором. Единица измерения Па;
для жидких и газообразных сред - производная вектора действующей в среде силы по площади выбранной поверхности. Является скаляром, так как только нормальная компонента вектора отлична от нуля. Единица измерения Па.
4.1.23. Тензор напряжения (Tensor of stress) - тензор второго ранга, компоненты которого в декартовой системе координат являются нормальными и тангенциальными напряжениями, действующими на поверхности трех ортогональных (координатных) плоскостей.
4.1.24. Предел пропорциональности (Limit of proportionality) - механическое напряжение, при нагружении до которого деформации возрастают пропорционально напряжениям (выполняется закон Гука). Единица измерения Па.
4.1.25. Предел упругости (Limit of elasticity) - максимальное механическое напряжение, превышающее предел пропорциональности, при нагружении до которого с последующим снятием нагрузки пластическая (остаточная) деформация не возникает. Единица измерения Па.
4.1.26. Предел текучести (Yield strength) - механическое напряжение, при котором увеличение деформации происходит при практически неизменном напряжении. Это соответствует горизонтальному участку диаграммы напряжение-деформация. Единица измерения Па.
4.1.27. Предел прочности (Ultimate strength) - отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к начальной площади его поперечного сечения. Единица измерения Па.
4.1.28. Временное сопротивление (Rupture limit, ultimate strength) - предел прочности при растяжении [16]. Единица измерения Па.
4.1.29. Адгезионная прочность (Adhesive strength) - прочность клеевого соединения, определяющаяся силами сцепления клея с соединяемым им материалом. Единица измерения Па.
4.1.30. Когезионная прочность (Cohesive strength) - прочность клеевого соединения, определяющаяся силами сцепления молекул клея между собой. Единица измерения Па.
Упругие колебания
4.2.1. Колебание (Oscillation) - движение (изменение состояния), характеризующееся той или иной степенью повторяемости во времени.
4.2.2. Колебательная величина (Oscillating value) - параметр, изменяющийся при колебании. Для механического колебания такими параметрами являются смещение, колебательная скорость, потенциалы смещения и колебательной скорости, сила, акустическое давление, компоненты тензора напряжений или деформации.
4.2.3. Колебание периодическое (Periodic oscillation) - повторение в процессе колебания значений колебательных величин через равные промежутки времени.
4.2.4. Колебательная система (Oscillating system) - система, в которой происходят колебания любой физической природы (механические, электрические, электромеханические и т.п.).
4.2.5. Состояние равновесия (Equilibrium) - состояние колебательной системы, в котором она может оставаться неограниченно долго в отсутствие действия обобщенных сил.
4.2.6. Упругие колебания (Elastic oscillations, vibrations) - колебания, совершаемые в упругом теле или в упругой среде и обусловленные действием упругих сил.
4.2.7. Смещение (Displacement) - отклонение элемента колебательной системы с сосредоточенными постоянными или частицы среды системы с распределенными постоянными от положения равновесия. В общем случае является вектором. Единица измерения м.
Примечание.В литературе встречается также термин «перемещение», являющийся синонимом смещения.
4.2.8. Колебательная скорость (Particle velocity) - скорость элемента колебательной системы с сосредоточенными постоянными или частицы среды системы с распределенными постоянными относительно положения равновесия, равная производной смещения по времени. Единица измерения м/с.
4.2.9. Цикл колебания (Oscillation cycle) - совокупность состояний колебательной системы, ограниченная состояниями, в которых колебательная величина имеет локальные максимумы или минимумы.
4.2.10. Период колебания (Period):
1. Наименьший промежуток времени, за который совершается один цикл колебания. Для периодических колебаний - время, за которое совершается одно полное колебание. Единица измерения с.
2. Время, за которое совершается один полный цикл колебания. Единица измерения с [10].
4.2.11. Амплитуда (Amplitude)- максимальное отклонение колебательной величины от значения, соответствующего положению равновесия, за период колебаний.
4.2.12. Частота колебаний, частота (Oscillation frequency, frequency) - количество периодов (циклов) колебаний в единицу времени (обычно в секунду). Единица измерения Гц (Герц).
1 Гц - 1 период в секунду, 1 кГц - 1000 периодов в секунду, 1 МГц - 1000000 периодов в секунду [10].
4.2.13. Круговая частота, угловая частота, циклическая частота (Angular frequency) - величина ω=2πf=2π/Т, где f - частота, Т - период колебания.
4.2.14. Звуковая частота (Audio frequency) - частота, воспринимаемая ухом человека и лежащая в диапазоне примерно от 16 Гц до 20 кГц. Верхнюю границу звуковой частоты условно принимают равной 20 кГц. Единица измерения Гц.
4.2.15. Ультразвуковая частота (Ultrasonic frequency) - частота, превышающая предел слышимости человеческого уха. Нижнюю границу ультразвуковой частоты принимают равной 20 кГц, верхнюю - 1 ГГц=109 Гц. Единица измерения Гц.
4.2.16. Фаза колебания (Phase):
1. Мгновенное состояние колебания, выраженное через значение аргумента описывающей его синусоидальной функции. Единицы измерения радианы или градусы.
Примечание. Термин применим только для колебаний, описываемых законом, содержащим синусоидальную функцию времени.
2. Мгновенное состояние колебания, выраженное через значение угла в радианах [10].
4.2.17. Вынужденные колебания (Forced oscillations, constrained oscillations) - колебания, происходящие под периодическим воздействием внешней обобщенной силы.
4.2.18. Свободные колебания (Free oscillations, free vibrations) - колебания выведенной из положения равновесия системы после прекращения действия внешних обобщенных сил.
Примечание. Термин vibrations относится только к механическим колебаниям.
4.2.19. Гармоническое колебание (Harmonical oscillation) - колебание с постоянной амплитудой, при котором колебательная величина меняется по синусоидальному закону.
4.2.20. Линейная колебательная система (Linear oscillating system) - колебательная система, упругие свойства которой не зависят от амплитуды колебаний.
4.2.21. Нелинейная колебательная система (Non-linear oscillating system) - колебательная система, упругие свойства которой зависят от амплитуды колебаний.
4.2.22. Механический импеданс (Mechanical impedance) - отношение амплитуды силы, действующей на поверхности (или в точке) механической системы к амплитуде колебательной скорости в направлении силы. Амплитуды силы и скорости представляются в комплексной форме. Единица измерения Н∙с/м.
Примечание.В отличие от удельного волнового сопротивления среды и акустического импеданса механический импеданс не является удельной величиной и имеет другую размерность.
4.2.23. Масса (Mass) - мера инерции. Единица измерения кг.
4.2.24. Гибкость, податливость (Flexibility, compliance) - отношение смещения элемента упругости к действующей на этот элемент силе. Величина, обратная жесткости. Единица измерения м/Н.
4.2.25. Жесткость (Stiffness) - отношение возбуждающей силы к вызываемому ею смещению элемента упругости. Величина, обратная гибкости. Единица измерения Н/м.
4.2.26. Активное сопротивление (Active resistance) - действительная составляющая комплексного механического импеданса системы, характеризующая потери в ней. Единица измерения 1 Н∙с/м=1 кг/с.
4.2.27. Инерционное сопротивление (Inertial Impedance) - часть мнимой составляющей комплексного механического импеданса системы, характеризующая величину ее кинетической энергии. Единица измерения Н∙с/м=1 кг/с.
4.2.28. Упругое сопротивление (Elastic impedance) - часть мнимой составляющей комплексного механического импеданса системы, характеризующая величину ее потенциальной энергии. Единица измерения 1 Н∙с/м=1 кг/с.
4.2.29. Система с сосредоточенными постоянными (System with lumped parameters) - система, каждый элемент которой обладает только одним свойством - массой, упругостью или активным сопротивлением.
4.2.30. Система с распределенными постоянными (System with distributed parameters) - система, каждый элемент которой обладает одновременно массой, упругостью и активным сопротивлением.
4.2.31. Собственная частота (Natural frequency) - частота свободных колебаний системы. Единица измерения Гц.
4.2.32. Основная частота, первая гармоника (Fundamental frequency, first harmonic) - низшая собственная частота колебательной системы. Единица измерения Гц.
4.2.33. Гармоника (Harmonic) - собственная частота, кратная основной частоте. Единица измерения Гц.
4.2.34. Резонансная частота (Resonance frequency) - частота, на которой входной механический импеданс колебательной системы чисто активный и имеет минимальное значение. Единица измерения Гц.
4.2.35. Антирезонансная частота (Antiresonance frequency) - частота, на которой механический импеданс колебательной системы чисто активный и имеет максимальное значение. Единица измерения Гц.
4.2.36. Обертон (Overtone) - собственная частота, превышающая основную частоту в нецелое число раз. Единица измерения Гц.
4.2.37. Добротность (Quality factor, Q-factor):
1. Количественная характеристика потерь колебательной системы при резонансе, равная
,
где Wк - полный запас энергии колебаний при резонансе;
Wп - потери энергии за период [20].
2. Количественная мера потерь колебательной системы. Показывает, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при резонансе превышает амплитуду на частоте, много меньшей резонансной при одинаковой внешней силе.
3. Отношение резонансной частоты спектра колебаний к его ширине на уровне 0,707 от максимального значения амплитуды спектра.
Примечание. Определения 2 и 3 являются достаточно точными для систем с высокой добротностью (Q > (5-10)), определение 1 пригодно во всех случаях.
4.2.38. Коэффициент затухания (по времени) (Attenuation coefficient) - количественная мера потерь колебательной системы - коэффициент, определяющий скорость уменьшения амплитуды свободных колебаний во времени. Единица измерения с-1.
4.2.39. Логарифмический декремент затухания, декремент затухания (Logarithmic decrement) - количественная мера потерь колебательной системы, определяемая как натуральный логарифм отношения амплитуд свободно затухающих колебаний в моменты времени t и t+Т.
где Т - период колебаний;
п - число периодов.
Упругие волны
4.3.1. Основные понятия
4.3.1.1. Упругая волна, акустическая волна (Elastic wave, acoustic wave):
1. Распространяющиеся в среде упругие колебания.
2. Передача энергии через упругую среду с помощью колебаний ее частиц [10].
4.3.1.2. Ультразвуковая волна (Ultrasonic wave) - упругая волна, частота которой превышает порог слышимости человеческого уха (обычно выше 20 кГц) [10].
4.3.1.3. Звуковая волна (Audio-frequency wave, sonic wave) -упругая волна, частота которой лежит в звуковом диапазоне (условно от 16 Гц до 20 кГц).
4.3.1.4. Акустическое давление, звуковое давление (Sound pressure) - переменная составляющая давления (для твердых тел - напряжения), возникающая в среде при прохождении упругой волны. Единица измерения 1 Па=1 Н/м2 [14].
4.3.1.5. Колебательная скорость (Particle velocity) - скорость смещения частицы среды относительно положения равновесия. Равна производной смещения по времени. Единица измерения м/с.
4.3.1.6. Скорость звука, скорость распространения акустических волн (Sound velocity, velocity of propagation):
1. Скорость распространения упругой волны в среде. Единица измерения м/с.
2. Фазовая или групповая скорость акустической волны в недисперсионном материале для данного направления распространения [10].
4.3.1.7. Амплитуда волны (Wave amplitude) - максимальное отклонение колебательной величины от нулевого значения на определенном временном или пространственном промежутке (для гармонической волны эти промежутки - период или длина волны).
4.3.1.8. Интенсивность волны (Wave intensity) - средняя по времени энергия, переносимая волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны [14]. Единица измерения Вт/м2.
Примечание. Интенсивность волны пропорциональна квадрату ее амплитуды.
4.3.1.9. Длина волны (Wavelength) - расстояние, проходимое упругой волной за время, равное одному полному периоду колебаний [10]. Единица измерения м.
4.3.1.10. Бегущая волна (Running wave):
1. Упругая волна, распространяющаяся в определенном направлении.
2. Волна, переносящая энергию в пространстве [15].
4.3.1.11. Стоячая волна (Standing wave, stationary wave):
1. Волна, возникающая в результате наложения (интерференции) двух распространяющихся в противоположных направлениях волн с одинаковыми частотами и амплитудами, характеризующаяся неподвижными узлами и пучностями.
2. Взаимодействие цугов волн, распространяющихся в противоположных направлениях, характеризующееся неподвижными узлами и пучностями [10].
4.3.1.12. Волновое число (Wave number) - величина, определяющая изменение фазы волны при прохождении ею единицы пути в среде, равная отношению круговой частоты ω к скорости с распространения волны: k=ω/с. Единица измерения м-1.
4.3.1.13. Волновой вектор (Wave vector) - вектор, равный по модулю волновому числу и направленный вдоль луча в рассматриваемой точке [15].
4.3.1.14. Неоднородная волна (Inhomogeneous wave) - волна, амплитуда которой экспоненциально убывает в определенном направлении, проекция волнового вектора на которое имеет мнимую составляющую, не связанную с коэффициентом затухания в среде.
4.3.1.15. Дифракция (Diffraction) - совокупность явлений, связанных с отклонением поведения акустических волн от законов геометрической (лучевой) акустики, обусловленным волновой природой упругих волн. Дифракция наблюдается, например, при излучении волн источником ограниченных размеров, распространении волн в средах с резко выраженными неоднородностями, огибании препятствий и т.п.
4.3.1.16. Интерференция волн (Wave interference):
1. Явление, состоящее в ослаблении или усилении амплитуд колебаний при сложении двух и большего числа волн одинаковой частоты в зависимости от соотношения их фаз.
2. Явление, состоящее в возникновении максимумов и минимумов звукового давления при сложении двух и большего числа волн одинаковой частоты, но отличающихся по фазе и направлению распространения [10].
4.3.1.17. Фаза волны (Wave phase) - состояние волнового процесса, выраженное через значение аргумента описывающей его синусоидальной функции.
Примечание. Для волны, в описании которой нельзя выделить синусоидальную функцию, понятие «фаза» неприменимо. Примером может служить волна в виде короткого импульса.
4.3.1.18. Фронт волны (Wavefront):
1. Для непрерывной (квазинепрерывной) волны - непрерывная поверхность, соединяющая все точки среды, в которых в рассматриваемый момент времени фаза волны имеет одно и то же значение.
Для волны в виде короткого импульса - непрерывная поверхность, образованная передним краем волны, непосредственно граничащим с невозмущенной средой (см. примечание к п. 4.1.17).
2. Непрерывная поверхность, соединяющая все точки волны, находящиеся в одной фазе колебаний [10].
4.3.1.19. Луч (Ray, beam) - линия, перпендикулярная фронту волны и определяющая направление распространения волны в рассматриваемой точке.
4.3.1.20. Волновой пакет, цуг волн (Wave train) - последовательность непрерывных упругих волн, исходящих из одного источника и распространяющихся в одном направлении.
4.3.2. Типы волн
4.3.2.1. Плоская волна (Plane wave):
1. Волна с плоскими фронтами.
2. Волна, в которой частицы с одной фазой лежат на плоских параллельных поверхностях [10].
4.3.2.2. Сферическая волна (Spherical wave) - волна со сферическими фронтами [10].
4.3.2.3. Цилиндрическая волна (Cylindrical wave) - волна с цилиндрическими фронтами [10].
4.3.2.4. Продольная волна, волна сжатия-разрежения (Longitudinal wave, compressional wave).
1. Волна, в которой направления колебаний частиц среды совпадают с направлением распространения волны.2. Волна, в которой частицы среды колеблются в направлении распространения волны [10].
4.3.2.5. Поперечная волна, сдвиговая волна (Transverse wave, shear wave) - волна, в которой направления колебаний частиц в любой точке среды перпендикулярны направлению распространения [10].
4.3.2.6. Объемная волна (Volumetric wave) - волна, распространяющаяся в безграничной упругой среде. К объемным относятся продольная и поперечная волны.
4.3.2.7. Волна Рэлея, поверхностная волна (Rayleigh wave, surface wave):
1. Упругая волна, распространяющаяся вдоль свободной поверхности твердого тела, характеризующаяся эллиптическим движением частиц среды и эффективной глубиной проникновения, близкой к длине волны.
2. Поверхностная волна, характеризующаяся эллиптическим движением частиц среды и эффективной глубиной проникновения меньшей, чем длина волны [10].
4.3.2.8. Плоскость падения волны (Plane of incidence) - плоскость, проходящая через луч падающей волны и перпендикуляр к границе раздела сред в точке касания лучом этой границы.
4.3.2.9. Дополнительная плоскость (Additional plane) - плоскость, перпендикулярная к плоскости падения волны и проходящая через луч преломленной или отраженной волны.
4.3.2.10. Поляризация (Polarization) - направление смещений частиц среды в поперечной волне относительно плоскости падения.
4.3.2.11. Вертикально поляризованная поперечная волна, SV-волна (Shear vertical wave, SV wave) - поперечная волна, в которой частицы среды колеблются в плоскости падения волны.
4.3.2.12. Горизонтально поляризованная поперечная волна, SH-волна (Shear horizontal wave, SH wave) - поперечная волна, в которой частицы среды колеблются перпендикулярно плоскости падения.
4.3.2.13. Нормальная волна (Normal wave) - волна в ограниченной среде (слое, стержне), обусловленная волноводным механизмом распространения, представляющая собой бегущую волну в направлении распространения и стоячую волну в поперечном направлении.
4.3.2.14. Волна Лэмба, волна в пластине (Lamb wave, plate wave):
1. Нормальная волна в слое со свободными поверхностями, характеризующаяся волноводным механизмом распространения и возбуждаемая при определенных соотношениях между толщиной слоя h и частотой f. Фазовая и групповая скорости распространения этих волн зависят от произведения hf.
Примечание. Наклонным преобразователем эти волны возбуждаются только при определенных значениях угла ввода, частоты и толщины слоя.
2. Волны, занимающие все сечение тонкой пластины, возбуждаемые только при определенных значениях угла ввода, частоты и толщины слоя [10].
4.3.2.15. Мода волны (Wave mode) - тип упругой волны, определяемый характером колебаний частиц среды.
4.3.2.16. Симметричная волна Лэмба (Symmetrical Lamb wave) - мода волны Лэмба, в которой частицы среды колеблются симметрично относительно нейтральной (средней) зоны пластины, причем в нейтральной зоне частицы совершают только продольные колебания.
4.3.2.17. Антисимметричная волна Лэмба (Antisymmetrical Lamb wave) - мода волны Лэмба, в которой частицы среды колеблются антисимметрично относительно нейтральной (средней) зоны пластины: вертикальные проекции смещения частиц равны, а продольные проекции - противоположны по знаку, причем в нейтральной зоне частицы совершают только поперечные колебания.
4.3.2.18. Волна Лэмба нулевого порядка (Lamb wave of zero order)- симметричная и антисимметричная моды волн Лэмба, возбуждаемые в широком диапазоне произведения толщины слоя h на частоту f, начиная от hf=0.
4.3.2.19. Изгибная волна (Bending wave, flexural wave) - волна, создающая деформацию изгиба, распространяющаяся в стержнях и слоях. Для листов - частный случай антисимметричной волны Лэмба нулевого порядка при малых значениях произведения толщины слоя на частоту.
4.3.2.20. Продольная волна в стержне (Longitudinal wave in a rod) - продольная волна в стержне, поперечный размер которого много меньше длины волны. Скорость распространения этой волны определяется только модулем нормальной упругости Е и плотностью материала ρ:
4.3.2.21. Головная волна (Head wave, creeping wave):
1. Волна, распространяющаяся вдоль свободной поверхности твердого тела со скоростью объемной продольной волны, но отличающаяся от последней более быстрым уменьшением амплитуды вследствие непрерывного переизлучения в среду в виде поперечной волны. В сейсмоакустике и в зарубежной литературе ее называют ползущей волной.
2. Волна, возбуждаемая при первом критическом угле падения и распространяющаяся вдоль поверхности как продольная волна. Ее распространение не зависит от состояния поверхности, причем ультразвуковой луч не повторяет волнистость последней [10].
4.3.2.22. Боковая волна (Lateral wave) - поперечная волна, переизлучаемая в среду распространяющейся вдоль поверхности головной волной. Боковая поперечная волна распространяется под третьим критическим углом.
4.3.2.23. Волна Лява (Love wave) - волна с горизонтальной поляризацией SH, распространяющаяся в волноводе в виде твердого тонкого слоя одного материала, соединенного с полупространством (или достаточно толстым слоем) из другого твердого материала с иными акустическими свойствами. Энергия волны сосредоточена в тонком слое и прилегающей к границе раздела области полупространства. Волна имеет различные моды, отличающиеся распределением смещений, и обладает дисперсией скорости.
4.3.2.24. Волна Стоунли (Stoneley wave) - волна с вертикальной поляризацией SV, распространяющаяся вдоль границы раздела двух твердых полупространств (или тел достаточной толщины) из материалов с различными, но близкими акустическими свойствами, неоднородная в направлении, перпендикулярном границе раздела. Интенсивность волны максимальна на границе раздела и убывает с удалением от нее.
4.3.2.25. Дифрагированная волна (Diffraction wave) - волна, возникшая в результате дифракции падающей волны на неоднородности среды. Тип дифрагированной волны может отличаться от типа падающей.
4.3.2.26. Дисперсионная волна (Dispersion wave) - волна, фазовая и групповая скорости которой различны. Это различие меняет форму переносимых волной акустических импульсов.
4.3.2.27. Недисперсионная волна (Indispersion wave) - волна, фазовая и групповая скорости которой совпадают.
4.3.2.28. Волна обегания (Run round wave) - дифрагированная волна, распространяющаяся вдоль границ раздела сред (например, несплошности в среде, поверхности цилиндра). Могут одновременно существовать несколько типов волн обегания, например рэлеевская и головная.
4.3.2.29. Волна соскальзывания (Slide off wave) - дифрагированная объемная волна, излучаемая в среду вследствие трансформации волны обегания.
4.3.2.30. Когерентные волны (Coherent waves) - волны, разность фаз которых не зависит от времени.
4.3.3. Распространение волн
4.3.3.1. Фазовая скорость (Phase velocity):
1. Скорость изменения фазы волны в направлении ее распространения. Единица измерения м/с.
2. Скорость распространения волнового фронта [10].
4.3.3.2. Групповая скорость (Group velocity):
1. Скорость распространения акустического импульса. Единица измерения м/с.
2. Скорость распространения акустической энергии [10].
4.3.3.3. Дисперсия скорости звука (Velocity dispersion) - зависимость скорости звука от частоты, направления распространения волны (в анизотропной среде), параметров среды и (или) отношения поперечных размеров волновода к длине волны. Следствие дисперсии - различие фазовой и групповой скоростей звука, приводящее к искажению формы передаваемых упругих импульсов.
4.3.3.4. Затухание волны (Wave attenuation):
1. Уменьшение амплитуды волны с расстоянием вследствие поглощения и рассеяния в среде.
2. Уменьшение звукового давления при распространении волны в материале вследствие поглощения и рассеяния [10].
4.3.3.5. Поглощение (Absorption) - составляющая затухания, обусловленная трансформацией упругой волны в другие формы энергии (обычно в тепло) [10].
4.3.3.6. Рассеяние (Scattering):
1. Составляющая затухания, обусловленная отражением волны от границ зерен материала и (или) небольших (по сравнению с длиной волны) неоднородностей и вследствие этого убылью энергии из направленно распространяющегося пучка.
2. Беспорядочное рассеяние энергии, обусловленное зернистой структурой материала и (или) небольшими неоднородностями [10].
4.3.3.7. Коэффициент затухания (пространственный) (Attenuation coefficient):
1. Коэффициент, определяющий степень уменьшения (по экспоненциальному закону) амплитуды упругой волны при прохождении ею единицы расстояния в среде и зависящий от свойств среды, длины волны и ее моды. Является суммой коэффициентов поглощения и рассеяния. Обычно выражается в дБ/м, иногда в Нп/м.
2. Коэффициент, используемый для выражения затухания на единицу длины пройденного волной расстояния, зависящий от свойств материала, длины волны и ее моды. Обычно выражается в дБ/м [10].
4.3.3.8. Коэффициент поглощения (Absorption coefficient):
1. Коэффициент, определяющий степень уменьшения (по экспоненциальному закону) амплитуды упругой волны при прохождении ею единицы расстояния в среде вследствие поглощения. Обычно выражается в дБ/м, иногда в Нп/м.
2. Коэффициент, определяющий способность материала поглощать энергию упругих волн [10].
4.3.3.9. Коэффициент рассеяния (Scattering coefficient) - коэффициент, определяющий степень уменьшения (по экспоненциальному закону) амплитуды упругой волны вследствие рассеяния при прохождении волной единицы расстояния в среде. Обычно выражается в дБ/м, иногда в Нп/м.
4.3.3.10. Узел (Node) - точка (линия, поверхность), в которой амплитуда колебательной величины, характеризующей стоячую волну, имеет минимальное значение [14].
4.3.3.11. Пучность (Antinode, crest) - точка (линия, поверхность), в которой амплитуда колебательной величины, характеризующей стоячую волну, имеет максимальное значение [14].
4.3.3.12. Добротность материала (Material Q-factor) - количественная характеристика потерь в материале, определяемая как отношение волнового числа к удвоенному пространственному коэффициенту затухания: Q=k/2δ.
4.3.3.13. Удельное волновое сопротивление среды, волновое сопротивление среды (Characteristic acoustic impedance) - отношение амплитуды звукового давления к амплитуде колебательной скорости в бегущей волне. Для сред с малыми потерями обычно выражается как произведение плотности среды на скорость упругой волны в ней: z=ρс. Для сред с большими потерями z - комплексная величина. Единица измерения Па∙с/м.
Примечание. В англоязычной литературе единица волнового сопротивления среды и акустического импеданса называется Rayl (Рейл), причем 1 Rayl=1 Па∙с/м.
4.3.3.14. Акустический импеданс (Acoustic impedance) - отношение амплитуды звукового давления к амплитуде колебательной скорости в общем случае, когда наряду с бегущей существует и стоячая или отраженная волна. Единица измерения Па∙с/м.
Примечание. В воздушной акустике акустическим импедансом называют отношение звукового давления к объемной колебательной скорости. Единица измерения этого параметра Па∙с/м3 [14].
4.3.3.15. Длина пути волны (Path length) - длина пути упругой волны в среде [10]. Единица измерения м.
4.3.3.16. Разность хода (Path difference) - разность длин пути двух или нескольких волн [10]. Единица измерения м.
4.3.3.17. Эффект Допплера (Doppler effect) - изменение регистрируемой приемником частоты волн, происходящее вследствие движения источника волн относительно приемника.
4.3.4. Отражение и преломление волн на границе раздела сред
4.3.4.1. Граница раздела сред (Interface, boundary):
1. Поверхность соприкосновения двух сред с разными акустическими свойствами.
2. Граница между двумя средами с разными волновыми сопротивлениями, имеющими физический контакт [10].
4.3.4.2. Падающая волна (Incident wave) - волна, падающая на границу раздела сред.
4.3.4.3. Угол падения (Angle of incidence):
1. Угол между лучом падающей волны и нормалью к поверхности раздела сред.
2. Угол между акустической осью падающего пучка и нормалью к поверхности раздела сред [10].
4.3.4.4. Нормальное падение (Normal incidence) - падение волны на поверхность раздела сред, при котором луч падающей волны параллелен нормали к этой поверхности.
4.3.4.5. Наклонное падение (Angular incidence) - падение волны на поверхность раздела сред, при котором луч падающей волны не параллелен нормали к этой поверхности.
4.3.4.6. Отражение (Reflection, wave reflection):
1. Изменение направления распространения упругой волны в результате ее взаимодействия с границей раздела или неоднородностью среды, не связанное с переходом через эту границу.
2. Изменение направления распространения упругой волны в среде в результате взаимодействия с границей раздела или неоднородностью среды. При отражении возможна также трансформация волн [10].
4.3.4.7. Отраженная волна (Reflected wave) - волна, распространяющаяся в той же среде, что и падающая, после взаимодействия последней с границей раздела или неоднородностью среды.
4.3.4.8. Многократные отражения (Multiple reflections, multiple echo) - неоднократные отражения акустических импульсов между двумя или большим количеством границ раздела или неоднородностями [10].
4.3.4.9. Реверберация (Reverberation) - явление многократного отражения акустических импульсов в ограниченном объеме.
4.3.4.10. Угол отражения (Angle of reflection) - угол между нормалью к границе раздела сред и лучом отраженной волны. Единица измерения градус.
4.3.4.11. Коэффициент отражения по амплитуде, коэффициент отражения (Reflection coefficient):
1. Отношение амплитуды отраженной волны к амплитуде падающей волны у границы раздела сред.
2. Отношение общего звукового давления отраженной волны к звуковому давлению падающей волны у границы раздела сред [10].
4.3.4.12. Коэффициент отражения по энергии (Energy reflection coefficient) - отношение энергии отраженной волны к энергии падающей волны у границы раздела сред.
4.3.4.13. Полное отражение (Total reflection):
1. Отражение, при котором отраженная волна имеет тот же тип, что и падающая, а модуль коэффициента отражения равен единице.
2. Отражение, происходящее при угле падения, превышающем критические углы, или при коэффициенте отражения, равном единице [10].
4.3.4.14. Преломление (Refraction) - изменение направления распространения волны при переходе через границу раздела сред с разными скоростями распространения волн [10].
4.3.4.15. Преломленная волна (Refracted wave) - волна, изменившая свое направление п
Дата: 2016-10-02, просмотров: 191.
