Акустический модуль упругости

Акустический модуль — это модуль мгновенной упругости Юнга [65], поэтому он связан с сжимаемостью К и объемным модулем упругости В соотношением [c.74]

А.И. Кондратьев с соавторами [177] изучали упругие свойства материалов на основе эпоксидных смол и их изменение в процессе полимеризации. Исследовали различные композиции материалов, отличающиеся соотношениями смолы (ЭД-20), отвердителя, пластификатора и порошкообразных наполнителей (стекла, графита, фторопласта). Скорости продольных и поперечных волн измеряли эхометодом в процессе отверждения материалов при комнатной температуре во временном интервале от 5 мин до 24 ч. Центральная частота УЗ-импульсов 2,5 МГц, толщина образцов - несколько миллиметров. В процессе полимеризации скорость продольной волны возрастает от 1800 до 2400 м/с. В первые 6 часов рост скорости имеет нерегулярный характер (рис. 7.71), что объясняется особенностями процесса формирования структуры материала. В интервале 6. .. 24 ч наблюдается плавное и монотонное нарастание скорости до максимального значения. Через 5,5 ч процесс отверждения достигает стадии, когда появляются условия для распространения поперечной волны, скорость которой монотонно увеличивается до максимума. Приведены составы композиций, измеренные значения скоростей продольных и поперечных волн и рассчитанные по ним модули нормальной и сдвиговой упругости. Модули упругости оказались выше приведенных в литературе. Это объясняется тем, что акустическим методом измеряются адиабатические постоянные, ста- [c.812]

Связь акустического модуля упругости с прочностью волокон [c.251]

Резонансный метод исследования и контроля реакторных материалов и изделий используется достаточно эффективно, прежде всего при отработке технологии новых материалов. Этим методом изучали свойства металлических и керамических материалов в широком интервале изменения температуры (от 4,2 К до 2500...3000 К), концентрации, при механических, химических, радиационных воздействиях [22]. Зависимость модуля упругости от плотности и зависимость резонансных частот от размеров изделия позволили использовать этот метод для изучения спекания керамических материалов. Основу указанных применений составляла связь характеристик упругости и плотности с другими физическими свойствами материала. Например, изучение изменения модуля упругости двуокиси урана при облучении в активной зоне ядерного реактора позволило сделать заключение о механизме радиационного повреждения этого материала на начальном этапе его работы в реакторе. О возможности использования резонансного акустического метода для контроля топливных таблеток ядерных реакторов уже упоминалось. [c.154]

Измерения скорости звука обычно используют для определения общей степени ориентации. Однако по акустическим данным можно определить акустический модуль упругости и с привлечением сведений по двойному лучепреломлению, степени ориентации кристаллитов и кристалличности р (по рентгенографии) разделить вклады аморфных и кристаллических областей в общую ориентацию. Взаимосвязь всех этих показателей может быть выражена рядом уравнений [96]. [c.133]

Большие значения акустического модуля упругости обусловлены малой продолжительностью воздействия напряжений, вследствие чего предотвращается релаксация напряжения. Скорость звука в полимере не зависит от степени кристалличности образца, если измерения производить при температурах ниже Tg. Это объясняется тем, что в стеклообразном состоянии внутри- и межмолекулярные силы, кото,рые обусловливают жесткость волокна, не различаются для кристаллических и аморфной областей. [c.239]

Другие исследователи вводили иные обозначения для этих модулей (табл. 2.4). Модули упругости третьего порядка могут быть определены с помощью акустических измерений на базе нелинейных акустических эффектов. [c.33]

Е — модуль упругости материала трубы, Н/м-/д — акустическая частота, Гц [c.328]

Принято считать, что с ростом степени кристалличности полимера его динамический модуль упругости и скорость распространения в нем звука возрастают [26]. Возрастание скорости звука с ростом степени кристалличности связано с увеличением межмолекулярного взаимодействия в полимере в результате повышения содержания упорядоченных кристаллических областей. Понятно, что этот эффект должен наблюдаться наиболее четко, если аморфные области полимера находятся в высокоэластическом состоянии, для которого характерно ослабление межмолекулярного взаимодействия. Поэтому акустические измерения проводят при температурах выше температуры стеклования аморфной прослойки. [c.364]

Если равновесный модуль Е о определяется в области плато высокоэластичности, то он увеличивается с ростом густоты пространственной сетки, а расчетные значения v хорошо согласуются с экспериментальными. Такая зависимость модуля упругости от степени сшивания встречается наиболее часто и считается нормальной. В этом случае плотность пространственной сетки может быть оценена по данным акустических измерений. Очевидно, что в области плато высокоэластичности динамический модуль и скорость звука будут возрастать при увеличении степени сшивания. [c.508]

В [422, с. 983] исследовано изменение скорости продольных и поперечных волн и связанных с ними модулей упругости при температурах до 3000 . Измерение выполнено импульсными методами отражения и прохождения. На первых этапах применяли излучение и прием через графитовые акустические задержки, но далее перешли на лазерный способ излучения и приема. [c.736]

Измеренные акустическим методом упругие постоянные или модули упругости соответствуют адиабатическим условиям деформации, поскольку расширение-сжатие элементарного объема происходит очень быстро, а тепловые потоки инерционны и не успевают выровнять температуру элементарного объема с окружающей средой. Поэтому такие постоянные упругости называют динамическими модулями упругости. [c.738]

В акустическом методе используются зависимости между скоростями продольных Уу и сдвиговых V, волн и модулями упругости [c.32]

Прямая задача акустической тензометрии - определение обобщенных модулей упругости поверхностных волн Рэлея (акустоупругих коэффициентов) - может быть решена при использовании известно- [c.64]

Из последней формулы видно, что клин должен быть изготовлен из материала с низким модулем упругости, например из плексигласа, чтобы выполнять условие Скл < Сц. При использовании методов а) и б) возбуждаются также объемные волны, на которые расходуется основная доля излучаемой энергии для метода в) амплитуда возбуждаемых релеевских волн в 10...30 раз больше амплитуды объемных. Основные применения релеевских волн в технике акустического контроля связаны с их особенностями. Их распространение в тонких поверхностных слоях (на частотах 1...10 МГц толщина этого слоя составляет [c.53]

Основным методом выявления дефектов склеивания элементов многослойных конструкций, применяемым в Советском Союзе, является акустический (ультразвуковой) импедансный метод, для осуществления которого используется дефектоскоп ИАД-3. Этот метод применим в тех случаях, когда модуль упругости материала обшивки изделия достаточно велик (металлы, стеклопластики и т. д.). Контроль со стороны, где находятся низкомодульные материалы, этим методом невозможен (резины пенопласт и др.). Импедансный метод применяется и для контроля клееных конструкций с неметаллическими обшивками, в том числе сотовых конструкций. Благодаря точечному контакту датчика с изделием можно контролировать изделия с малым радиусом кривизны (до 5—6 мм) [153]. Дефектоскоп ИАД-3 обеспечивает запись результатов контроля на электротермическую бумагу, что позволяет автоматизировать процесс НРК. [c.120]

Недостатки простукивания - субъективность оценки результатов контроля и невысокая чувствительность -устраняются применением аппаратуры (МСК дефектоскопов) для анализа спектров и оценки их изменений. В изделиях ударно возбуждают изгибные упругие колебания, а получаемые акустические импульсы преобразуют в электрические сигналы и обрабатывают в электронном блоке. Колебания обычно возбуждают электромагнитными вибраторами, принимают - микрофонами или пьезоприемниками. В зоне дефекта спектр ударно возбуждаемого импульса меняется в результате изменения модулей механических импедансов Z для соответствующих составляющих спектра. Это меняет колебательные скорости данных составляющих и, следовательно, амплитуды связанных с ними электрических сигналов. Наиболее резкие изменения механического импеданса наблюдаются при совпадении спектральных составляющих с собственными частотами отделенных дефектами слоев. Диапазон рабочих частот определяется в основном параметрами ударного вибратора, свойствами контролируемого объекта и амплитудно-частотной характеристикой приемника упругих колебаний. Обычно его выбирают в пределах 0,3. .. 20 кГц. Для контроля изделий из глухих материалов с низкими модулями упругости достаточно частот до 4. .. 5 кГц изделия из более звонких материалов (например, металлов) обладают более широкими спектрами. В большинстве случаев дефекты увеличивают амплитуды спектральных составляющих, однако иногда, например в зонах ударного повреждения армированных пластиков, наблюдается обратный эффект. [c.272]

Модуль упругости (модуль Юнга) — одна из существенных характеристик эластомеров. Этот параметр коррелирует с молекулярной массой между узлами поперечной сшивки [76, с. 165] по кинетике изменения с наибольшей достоверностью можно судить о степени завершенности процесса структурирования. Значение модуля упругости является определяющим при расчете конструкций ряда изделий из эластомеров, например шин, акустических устройств и т. д. Представляет интерес по изменению модуля упругости исследовать поведение эластомеров при воздействии температуры в различных средах. [c.116]

Были определены [34] температурные зависимости механического и акустического модуля упругости для И типов волокон. На рис. 8.11 представлены эти зависимости. Механический модуль упругости определяется из диаграммы ст—е, полученной на разрывной машине при растяжении волокна на 1%- Акустический модуль упругости определяется по скорости измерения звука при частоте импульсов 10 кГц. Ка видно из рис. 8.11, отношение величины акустического модуля к динамическому изменяется в зависимости от температуры испытания и типа волокна. В зависимости от хода кривой В—Т волокна М0Ж1Н0 разбить на две группы. Для тех волокон, у которых Tg ниже или близка к комнатной, уменьшение модуля упругости при комнатной температуре является заметным, кривые сливаются при приближении температуры к Гпл, когда кристалличность резко снижается. Для тех волокон, у кото-торых Tg выше комнатной, кривые Е—Т не зависят от температуры в широком диапазоне и расположены параллельно друг другу, они заметно снижаются только в области температур, близких к температуре плавления. В этой области отмечается резкое снижение модуля упругости с температурой и слияние обеих кривых. Разница между акустическим и механическим модулем становится понятной, если общую деформацию волокна рассматривать как состоящую из трех частей уп- [c.240]

Таким образом, физически неоправданный результат для капроновых волокон (техническая прочность выше теоретической) объясняется тем, что для расчета теоретической прочности по фор муле Орована использовали модуль упругости, определяемый по диаграммам растяжения без учета дополнительной ориентации, что существенно занижало значение модуля упругости и соответственно значение теоретической прочности. Если для расчетов теоретичеокой прочности пользоваться акустическим модулем упругости при нагрузках, близких к разрывным, то теоретическая прочность оказывается более чем в 3 раза выше технической, что согласуется с общими представлениями о прочнос,ти твердых тел. Для. .идеально ориентированных волокон скорость рука приближается к 12—14 км/с, чтоприводит к значениям модуля упругости [c.251]

Все упругие свойства данного материала меняются с температурой. При нагревании материал расширяется, средние межатомные расстояния растут, а межатомные силы уменьшаются. Этот процесс, приводящий к уменьшению модулей упругости, не зависит от времени. Вместе с тем приток теплоты при повышенных температурах вызывает релаксационные процессы, которые вносят нестационарный вклад в деформацию. В силу этого динамические свойства слабее зависят от температуры, чем квазистатическне. Например, квазистатическое значение модуля Юнга уменьшается на 50 % при повышении температуры от комнатной до 600 °С, в то время как при измерении модуля акустическими методами это уменьшение составляет всего около [c.197]

Определение постоянных упругости. Как отмечалось в разд. 7.3, акустическими методами определяют адиабатические значения упругих постоянных (динамические модули упругости). Наиболее эффективно использование методов свободных колебаний и резонансного метода. Их преимущества - простота передачи колебаний по звукопроводам, высокая точность измерений, возможность использования образцов малых размеров. Чаще всего в образцах возбуждают изгибные колебания на низших собственных частотах, которые легче разделяются. На этих частотах меньше затухание в звукопрово-дах и образцах, что особенно важно при высокотемпературных испыганиях. [c.818]

Измеренные акустическим методом упругие постоянные или модули упругости соответствуют адиабатическим условиям деформаг-ции, поскольку расширение-сжатие элементарного объема происходит очень быстро, а тепловые потоки инерционны и не успевают выравнять температуру элементарного объема с окружающей средой. При измерении модулей упругости механическими методами (например, при статических испытаниях образцов на растяжение) деформация совершается медленно, температура образца практически постоянна и соответствует температуре окружающей среды, таким образом, процесс происходит изотермически. [c.249]

Таким образом, воздушный зазор уменьшает эквивалентную гибкость пластины и, следовательно, увеличивает модуль упругой составляющей ее импеданса. Это неблагоприятно сказывается на обнаружении дефектов низкочастотными акустическими методами, в частности импе-дансным (см. разд. 2.5). [c.114]

Поясним качественно некоторые физические механизмы, приводящие к большим нелинейностям из-за дефектов структуры твердого тела. На рис. 1.82 изображена микротрещина, толщина которой меньше или порядка амплитуды смещения в акустической волне. В фазе сжатия трещина закрывается и действующий модуль упругости приближается к значению, характерному для сплошного тела. В фазе разрежения размер трещины увеличивается при этом модуль меньше, чем в первом случае. Этот пример относится к так называемой двухмодульной нелинейной сре- [c.125]

Результаты, полученные методом ЯМР, хорошо согласуются с температурной зависимостью динамического модуля Юнга для этих полимеров [18]. Было экспериментально показано, что при низких температурах динамический модуль Юнга и скорость звука в менее закристаллизованном полиэтилене высокого давления превышают соответствующие значения для более закристаллизованного линейного полиэтилена. Установлено [18], что аномальное влияние кристалличности на модуль упругости и скорость звука (при котором эти. параметры убывают с ростом к] связано с изменением эффективности межмолекулярного взаимодействия в аморфных областях и является типичным для тех кристаллических полимеров, для которых справедлива структурная модель Хоземанна — Бонара. Если эта аналогия между влиянием к на акустические свойства и ширину линии ЯМР при низких температурах является правильной, то можно ожидать, что результаты, подобные приведенным на рис. 51, должны наблюдаться при низких температурах для полиэтилентерефталата, но-ликапроамида, полиамида 68. [c.218]

Контроль пористости акустическими методами основан на ее влиянии на модули упругости и коэффициент затухания ультразвука. С увеличением степени пористости скорость звука уменьщается, затухание - растет (главным образом благодаря рассеянию). Зоны повыщенной пористости в некоторых материалах (например, ПКМ) выявляют по увеличению затухания упругих волн (см. разд. 4.13). [c.807]

Другой метод контроля физико-механических свойств бетона, фанита, мрамора и т.п. основан на использовании нелинейности характеристик напряжение -деформация этих материалов. Физически это означает, что определяющий скорость распространения акустических волн динамический модуль упругости зависит от механических напряжений. Влияние нелинейности среды на распространение упругих волн проявляется в том, что скорость распространения волн зависит от их интенсивности, и в спектре волны появляются высшие гармоники основной частоты. [c.279]

Применение акустических средств конфоля физико-механических свойств материалов (величина зерна, модулей упругости, твердости, текстуры, прочности и т.п.) основано на связи этих свойств с акустическими характеристиками материалов (скоростями распространения и коэффициентами затухания упругих волн, характеристическими импедансами и т.п.). [c.286]

В заключение заметим, что очень часто предпринимаются попытки использовать простые модели Максвелла или Кельвина — Фойхта для описания динамических вязкоупругих свойств полимерных материалов. Из изложенного выше следует, что такой подход является прин ишиально неверным, так как формулы (7.45) и (7.49) даже качественно не могут описать динамические вязкоупругие свойства полимеров. Для качественной оценки вязкоупругого поведения полимеров в некоторых случаях молено использовать модель линейного стандартного вязкоупругого тела или модель, приведенную на рис. 57. Две последние модели можно применять лишь для описания одного релаксационного процесса, в котором распределение времен релаксации может быть в первом (весьма грубом) приближении заменено одннм усредненным, эффективным временем релаксации. Выражения (7.50) — (7.59) качественно правильно описывают динамические вязкоупругие и акустические свойства полимеров они указывают на дисперсию (частотную зависимость) динамического модуля упругости (или дисперсию скорости звука) приводят к конечным значениям динамического модуля как в случае низких частот (со—>О), так и в случае высоких (со—иоо) указывают, что для каждого релаксационного процесса должен существовать максимум на частотной зависимости tgo. [c.248]

Процессы перехода к состоянию термодинамического равновесия в полимерах осуществляются за счет самых различных видов молекулярного движения. Каждому виду молекулярного двил екия соответствует определенный релаксационный процесс, который характеризуется своим временем релаксации. Для того чтобы наблюдать и исследовать какой-либо релаксационный процесс в полимерах и соответствующий ему тип молекулярного двил<еиия, необходимо, чтобы время воздействия на полимер (или время наблюдения) было соизмеримо со временем релаксации. Следовательно, для изучения релаксационных процессов акустическими методами (а это один из наиболее распространенных методов их изучения) необходимо, чтобы период звуковых колебаний был того же порядка, что и время релаксации полимера. Рассмотрим линейный аморфный полимер, находящийся в высокоэластическом состоянии. В этом случае число возможных конформаций, которые мол ет принимать каждая макромолекула, достаточно велико, и в полимере реализуются весьма разнообразные виды молеку-лг рного движения. Пусть в таком полимере распространяются звуковые колебания, частоту которых можно изменять в широких пределах. Если частота звуковых колебаний очень мала, т. е. период звуковых колебаний очень велик по сравнению с временем релаксации са- . ых больших кинетических элементов макромолекул, то энергия звуковых колебаний, которую получат за период элементарный объем полимера, будет быстро перераспределяться по всему объему полимера вследствие сегментальной подвижности микроброуновского типа (диффузии сегментов макромолекул). В этом случае процесс рассеяния энергии носит квазиравновес-ный характер, механические потери невелики, и полимер быстро восстанавливает свои размеры и форму пос.п -снятия приложенного внешнего напрял ения. Естественно, что и динамический модуль упругости полимера (а также скорость звука в нем) будет очень малым, т. е. такого л<е порядка, как и жидкости. [c.254]

Основными параметрами, характеризующими динамические вязкоупругие свойства полимеров, являются компоненты ко мплексных модулей упругости динамические модули упругости и модули потерь, а также тангенс угла механических потерь tgo. Динамические вязкоупругие свойства полимеров обычно изучаются при использовании низкочастотных акустических колебаний и могут рассматриваться как низкочастотные а-кустические свойства. [c.257]

Следует отметить, что у ферритов модуль упругости гораздо меньше зависит от температуры, чем у других магнитострикционных материалов. Точка Кюри для некоторых ферритов лежит выше 500° С, однако величина прочности у них несколько меньше. Коэффициент полезного действия стержневых вибраторов из никель-цинковых ферритов имеет величину 60-ь70% [39], что значительно превышает к.п.д. обычных магнитострикционных излучателей. Максимально достигнутое значение акустической мощности с ферритовых излучателе составляет 60 вт. Это ограничивает их использование для создания мощных магпитострикциопных излучателей. Удельная акустическая мощность, которую допускают никель-цинковые ферритовые излучатели, составляет величину порядка [c.68]

Для изучения Д. с. используют методы свободных затухающих колебаний, резонансных и нерезонаисных колебаний, акустический и ультраакустический, ударных воздействий (напр., определение эластичности но отскоку). Р1сследования Д. с. могут проводиться ири любом пнде деформации, однако паиболее распространены измерения при простом сдвиге и одноосном рас-тяжении. Д. с. полимеров зависят от значения деформации или напряжения, а также от временных и темп-рных характеристик воздействия. При повышении частоты нагрузки или уменьшении темп-ры увеличивается модуль упругости и изменяются механич. потери, проходящие через максимум. Д. с. данного полимера определяются особенностями протекающих в нем релаксационных процессов. Т. к. релаксационный спектр полимеров широк, то исчерпывающую информацию [c.362]