Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 132
Текст из файла (страница 132)
К процгсган У. т. в газах относятся кгагуллцил аэрозолей, низкотемпературная гутла, горение г ультразвуковом иоле. В жидкостях — это в первувг очередь очистка, к-рая получила наиболее широкое распространение среди всех процессов У. т., а также тргглгниг, гмулшаргганиг, гогдгйгтгпг ульт разгула на глгкв1ргхимичггаиг лргцгсги, дигпергиргааниг, дггагац~гл, христахлигацил. Процессы УЗ-вои дегазации и диспергирования в жидких металлах, а также воздействие УЗ на кристаллизацию металлов играют важную роль прн использОвании ультраагува г металлургии; кавитация в жидких металлах используетсн при УЗ-вой мггааллигаж1и и аайаг.
УЗ-вые ьютоды обработкк твердых тел основываются на непосредственном ударном воздействии колеблвлцегося с УЗ-ной частотой инструмента, а также на влиянии УЗ-ных колебаний на процессы тргиил и пластической дгфгрмац~111. Ударное воздействие УЗ используется при размерной мгхлиичгггой обработка хрупких и твердых материалов с применением абрааивной суспензии и при пгггрхаггтнгй гбрабг1ахг металлов, ныполняеиой с целью их упрочнения. Снижение тренин под действием УЗ попользуется для повыпгения скорости резания; зтот же эффект, наряду с эффектом увеличения пластичности под действиом УЗ, используется в процессах обработки металлов давлением (золочение труб в проволоки, прокатка).
К методам У, т. относится также УЗ-вая саарха, поз- УПРУГИЕ ВОЛНЫ Збя воляющая сваривать металлнч. элементы в микроэлектронике н приборостроении, а также пластмассы, полимерныо пленки в др. Методы У, т. позволнют повысить эффективность процесса, улучшить качество изделий, напр. в несколько раз ускорить процесс электроосаждения металлов, ускорить процесс и повысить степень очистки деталей, улучшить структуру металлич. отливок, получить более мелкодисперсные, чеи обычными методамк, суспензия и эмульсии. В ряде случаев методы У.
т. позволяют решить технологич. задачи, практически не решаемые другими способами. 1( таким методам относятся: фасонная обработка хрупких материалов, пайка алюминия, получение нек-рых сложных сплавов и т. д. Недостатками У. т., ограничивая>шими в ряде случаев ее применение, являются относительная сложнооть оборудования и дороговизна УЗ-вой энергии. П. П. Гсяяминп.
УПРОЧНЕНИЕ у л ь т р а з в ук о в о е — обработка поверхности металлического изделия с наложением на инструмент УЗ-вых колебаний, в результате к-рой поверхностный слой приобретает повышенную твердость. См. Поверхностная обработка металлов. УПРУГИЕ ВОЛНЫ вЂ” упругие возмущении, распространяющиеся в твердой, жидкой и газообразной средах. Напр., волны, возникающие в земной коре прн землетрясениях, звуковые и УЗ-вые волны в жидкостях, гааах и твердых телах. При распространении У.
в. в среде возникают механич. деформации сжатия и сдвига, к-рые переносятся волной иа одной точки среды в другук>. При атом имеет место перенос анергии упругой деформации в отсутствии потока вещества (последний возникает только в особых случаях — см. Акустическиев течения). Всякая гармонич. У, в. характеризуется амплитудой кеявбатеяьневв смен>в>сия частиц среды И его направлением, частотой колебаний, длиной волны, фазовой и групповой скоростями, а также законом распределения смещений и напряжений по фронту волны.
В жидкостях и газах, к-рые обладак>т упругостью объема, но не обладают упругостью формы, могут распространяться лишь продотьные вол- ны разрежения — сжатия, где колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны. Фазовая скорость их с> .=. >>>К!р, где К вЂ” модуль всестороннего сжатия и р — плотность среды. Пример таких Нссрвввв в р рс рвв вс а Нв рвв в сявявввв ссевч Н рв «в сввп с сс ч а — движение часскц е продОльной упругой вость; б — движение частеи е сленговой волне.
У. в.— звуконые и УЗ-вые волны в различных жидкостях и газах. В однородной изотропной бесконечно протяженной твердой среде могут распространяться У. в. только двух типов: продольные и сдвигоиые. В продольных движение частиц параллельно направлению распространения волны (рис. а), а деформация представляет собой комбинацию всестороннего сжатия (растяжения) и чистого сдвига. В сдвиговых волнах дан>кение частиц перпендикулярно направлению распространения волны (рис. б), а деформация является чистым сдвигом. В беаграничной среде распространяются продольные и сдвиговые волны трех типов: плоские, 252 УПРУГИВ ВОЛНЫ Постояикме упругости я скорости цродопьвых и сдзягозих волн з различных средах ! г,"с 10 "Н,'и* 15 '"Й(п* О, 10 ' кг/иь сь зг, км)с нм70 Среда 0,343 ' 1,497 1,425 6,20 5,85 5,34 2,67 1,48 1,29 10 ' 0,997 0,895 2,70 7,80 11,4 8,10 2,60 2,41 1,18 0,90 1,52 10 ' 0,223 0,179 15,59 4,35 10,94 3,78 3,55 0,582 0 25 32,Ь 20 20 20 20 20 20 20 Воздух .
Вода Трзксфсрпзгсряс изслс . Алюминий . железо 1".зикгц Латунь Кварцевое стьаяо Фарфор 17яекскгльс Каучук 2,50 8,04 0,568 3,20 2,33 О,!48 3,08 3,23 0.70 2,12 1,12 сферические и цилиндрические. Их особенность — независимость фазовой и групповой скоростей от амплитуды и геометрии волны. Фазовая скорость продольных волн в неограниченной твбрдой среде сг = )Г (К+ 473)1)7р, сдвиговых — с, = )/')ь'р, где р — модуль сдвига. Величины с1, сг для равных сред колеблются в пределах от долей кмгс до (О ям(с (см.
табл.). На границе твердого цолупространства с вак уумом, газом, жидкостью или с другим твердым полупространством могут распространяться упругие глоаерхногтнме волны, являющиеся комбинацией неоднородных продольных и сдвиговых волн, амплитуды к-рых зкспоненциально убывают при удалении от границы. В ограниченных твердых телах (пластина, стержень), предстаеляюющих собой твердые волноводы, распространяются нормальные волны, каждая из к-рых является комбинацией нескольких продольных и сдвиговых волн, распространяющихся под острыми углами к оси волновода и удовлетворязццих (в совокупности) граничным условияы на поверхности волновода (см.
Нзрмальныг азлнм в пластинах и стержнях). Число и нормальных волн, к-рые могут распространяться в пластине или стержне, определяется их толщиной или диаметром д, частотой в и модулями упругости среды. При увеличении вд число нормальных волн воарастает, и при вд ьь п оз. Нормальные волны характеризуются дисперсией фазовой и групповой скоростей (см. Дисперсия гпорьггпи задка), к-рые зависят от вд. От величины олд сильно зависит также распределение смеще- ний и напряжений в волне по поперечному сечению волновода. В бесконечной пластине существуют два тина нормальных волн: Дзмйа волны и гдзизозпе волны.
Плоская волна Лзмба характеризуется двумя составляющими смещений, одна из к-рых параллельна направлению распространения залпы, другая перпендикулярна граням пластины. В плоской сдвиговой нормальной волне смещения параллельны граням пластины и одновреллеино перпендикулярны направлению распространения волны. В цилиндрич.
стержнях могут распространяться нормальные волны трех типов: продольные, изгибные и крутильные. В аиизотропных средах (кристаллах) свойства У. в. зависят от типа кристачла и направления распространения (см. Распространение ультраззуьа в кристаллах). В частности, чисто продольные и чисто сдвиговые волны иогут распространяться только в кристаллах определенной симметрии и по определенным 7)аправлениям, как правило, совпадающим с направлением кристаллографич. осей. В общем случае в кристалле по любому направлению всегда распространядпся три волны с тремя различныии скоростями: одна квазипродольная и две квазипоперечные, в к-рых преобладают соответственно продольные или поперечные смещения.
При распространении У. в. в кристаллах может возникать ряд специфич. аффектов: различие в направлениях фазовой и групповой скорастзй, усиление ультраззуяа за счет взаимодействия ультраэауаа с злаятранами прааадимагти, вращение пло. скости поляризации волн и др. УРОИУ!ЕМЕР Збз В любой упругой среде из-аа внутреннего трения и теплопроводности распространение У. в, сопровождается ее поглощенном (см.
Поглощение звука). Если на пути У. в, имеется к.-л. препятствие (отражающая стонка, вакуумная полость и т. д.), то происходит днфракцня волн на этом препятствии. Простейшпн' случай дифракции — отражение и прохождение У. в. на плоской гравице двух полупространств. В У.
в. механич, напряжения пропорциональны деформациям (закон Гука). Если амплитуда деформации в твердом теле превосходит продел упругости материала, в волне появляются пластич, деформации, и ее называют упруго-пластпч. полной (аналогом таких волн в жидкостях и газах являютсн волны конечной амплитуды). Скорость их распространения зависит от величины деформации. При убывании (снятии) напряжения возникаег т. н. в о л н а р а з г р у з к н, скорость распространения к-рон зависит как от упруго-пластич. своиств материала, так и от формы возмущения.
В стержне, по к-рому прошла упруго-пластич. волна, сохраняются остаточные деформации; по их распределению можно судить о дивамич. мехаиич. характеристиках материала. Диапазон частот У. в. 1ьростнрается от малых долей Гц до 10' — 10'в Гц. Область примонения У. з. и физике н технике чрезвычайно широка. Так, самые низкочастотные У. в, используютсяя в сейсмологии (для регистрации землетрясений) и в сейсморазведке. У. в. килогерцезого диапазона применяются в гидролакачии и при исследованиях океана. У. в. ультра- и гиперзвукового диапазонов используются в физике для определения всевозможных параметроз твердых, жидких и газообразных сред.
Кроме того, УЗ находит шярокое Применэние В акугтовлвктроникв, в промышленности, медицине и др. См. также Гиаврзвдк, Ультраввдк. ,Лит.. Л в ел э у Л. Д., Лк Фшк и Е М., Теория упругости, 3 ээд., М., 1965 (Теореткэ. Физике, г. 7); Х оп ь о к к й Г., узолны аапряжэкка э геераых тэзэх, аер. с англ., М., 19ээ; Б е р г м а к Л., Ультраэеук к его пркменекке е науке к технике, пер. е неы., 2 кэд., и ., 1967; аэкэизескаэ акустика, пох рея. У.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
