Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
17
тической волны (волна, в спектре которой представлен с заметной интенсивно-
стью только узкий диапазон
∆R волновых чисел k. Квазимонохроматические
волны изображаются синусоидой с плавно изменяющейся амплитудой и фазой,
рис. 6, в).
В отличие от упругих волн в неограниченных твердых телах, нормальные
волны в пластинах и стержнях удовлетворяют не только уравнениям теории
упругости, но и граничным условиям на поверхностях пластин и стержня (в
большинстве случаев – отсутствие на поверхности механических напряжений).
В бесконечной пластине существуют два типа нормальных волн: Лэмба
волны и сдвиговые волны. Плоская волна Лэмба характеризуется двумя состав-
ляющими смещений, одна из которых параллельна направлению волны, другая
перпендикулярна граням пластины. В сдвиговой плоской нормальной волне
смещения параллельны граням пластины и одновременно перпендикулярны
направлению распространения волны. В цилиндрических стержнях распро-
страняются нормальные продольные, изгибные и крутильные волны. Для ульт-
развуковой обработки на современных УЗ станках наибольший интерес пред-
ставляют продольные упругие колебания в твердых телах.
Распространяющиеся в любой среде упругие волны испытывают погло-
щение, обусловленное вязкостью (силами внутреннего трения), теплопроводно-
стью, а на высоких частотах и молекулярным поглощением в среде. При этом
энергия звуковых волн переходит в тепловую энергию. Кроме поглощения на-
блюдается рассеяние звуковой энергии на упругих неоднородностях в среде,
при этом рассеяние звука существенно возрастает при размерах неоднородно-
стей, соизмеримых с длиной звуковой волны.
Поглощение упругих колебаний определяется выражением
)exp(
0
xАА
х
α
−
=
, (19)
где А
х
– амплитуда упругих колебаний на расстоянии х от источника, м; А
0
–
амплитуда упругих колебаний в точке х = 0;
α
– коэффициент поглощения.
Величина
α
для газов и жидкостей может быть определена из формулы [13]
2
r
f
αα
′
=
, (20)
а для твердых тел (с учетом гистерезисных потерь):
r
f
αα
′
=
. (21)
Для некоторых сред величина
α
′
дана в табл. 2.
В ряде случаев потери энергии из-за поглощения упругих колебаний
удобнее учитывать через значения коэффициента потерь
ε
, значения которого
для некоторых материалов приведены в табл. 3.

Страницы