Автор: Калмыков Рустам Мухамедович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №1 (36) январь 2012 г.

Статья просмотрена: 117 раз

Библиографическое описание:

Калмыков Р. М. Определение термодинамических параметров твердых тел ультразвуковым методом // Молодой ученый. — 2012. — №1. Т.1. — С. 16-17.

Исследование распространения ультразвуковых волн в материалах позволяет определить постоянные упругости, знание которых способствует лучшему пониманию поведения конструкционных материалов. Постоянные упругости связаны с фундаментальными явлениями состояния твердого тела, такими как удельная теплоемкость, температура Дебая и параметры Грюнайзена. Постоянные упругости можно определить через скорости продольных и поперечных волн [1].

Скорости ультразвука и постоянные упругости связаны следующими соотношениями:

Модуль продольной упругости: (1)

Модуль сдвига: (2)

Модуль объемной упругости: K = L – (4/3)G (3)

Коэффициент Пуассона: (4)

Модуль Юнга: (5)

Постоянная Ламе: (6)

Температура Дебая, которая используется для объяснения известной проблемы твердого состояния (колебания кристаллической решетки), тоже определяется через скорость. Соотношение выглядит так:

(7)

где:

средняя скорость звука;
постоянная Планка;
постоянная Больцмана:
число Авогадро;
объем, равный отношению молекулярной массы к плотности;
число атомов в молекулярной форме.

Постоянные упругости связаны с межатомными силами, координационными изменениями и т.д., а также с ударной нагрузкой, ростом разломов и трещин. В пористых материалах, например в литых металлах, керамике и большинстве композитов, соотношения между постоянными упругости и скоростью достаточно сложные. В этих материалах постоянные упругости являются функциями размера, формы и ориентации пор.


элемент
параметр

Al

Cu

Zn

Ag

Ni

Ti

, м/с [1]

6260

4700

4170

3600

5630

6230

, м/с [1]

3080

2260

2410

1590

2960

3180

[1]

26,09

63,55

65,37

107,86

58,7

47,95

[2-4]

2,70

8,93

7,13

10,5

8,8

4,54

L, ГПа

70

100

99

136,08

279

176,15

L, ГП [5]

105

197

123

143,1

311,5

112

G, ГПа

25,6

45,6

41

26,6

77,44

45,9

G, ГПа [6]

25,5

37

44,7

30,3

79,00

44

К, ГПа

71,63

68,75

136,42

100,61

175,75

114,95

К, ГПа [7]

43,05

111,28

77,8

100,7

175,71

115

λ, ГПа

54,59

105,99

41,14

82,95

124,08

84,35

λ, ГПа [7]

26,05

97,53

41,2

84,23

125,8

81,65

σ

0,34

0,35

0,25

0,38

0,31

0,32

σ, [8]

0,34

0,35

0,27

0,37

0,28

0,32

68

123

103

73,42

202,9

121,18

[9]

70

110

120

80

210

120

γ

2,71

2,12

7,68

6,12

1,8

6,12

γ [10]

2,11

2,06

2,00

2,5

1,73

1,23 [11]

, м/с

2538

2016

2092

1560

2440

2597

, К

199

205

198

144

251

239

, К [11]

394

315

234

208

450

380


скорость звука в продольной волне;
скорость звука в поперечной волне;
плотность вещества;
молекулярная масса вещества.

Литература:
  1. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М., Изд-во иностр. лит., 1956г.;
  2. Handbook of Chemistry and Physics. 33rd edition, Cleveland;
  3. Кэй Д., Лэби Т. Справочник физика-экспериментатора. Пер. с англ. М., Изд-во иностр. лит., 1949г.;
  4. Кэй Д., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. Пер. с англ. Под редакцией К.П. Яковлева. М., Физматгиз, 1962г.;
  5. G. Mavko, T. Mukerji, J. Dvorkin. The Rock Physics Handbook. Cambridge University Press 2003;

  6. Беляев Н.М. Сопротивление металлов. - Москва: Наука, 1965г.;
  7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Теория упругости, 4 изд., М., 1987;
  8. Гольдштейн Р.В., Городцов В.А., Лисовенко Д.С. Ауксетическая механика кристаллических материалов. Известия РАН, МТТ, 2010, №4, стр. 43-62;
  9. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – СПб.: Лань, 1999г.-328с.;
  10. Urzendowski S.R., Guenther A.H. // Int. Symp. Therm. Expans Solids. 1974. P.256-277.
  11. Г.И. Канель, С.В. Разоренов, Е.Б. Зарецкий, Б. Херрман. Термическое “разупрочнение” и “упрочнение” титана и его сплава при высоких скоростях ударно-волнового деформирования. Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 4;
  12. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ – «Химия», 2000г. – 286с.


Основные термины (генерируются автоматически): Постоянные упругости, постоянные упругости, упругости связаны, Постоянные упругости связаны, термодинамических параметров зарубежных, Анализ термодинамических параметров, параметров зарубежных малоразмерных, постоянные упругости связаны, зарубежных малоразмерных газотурбинных, малоразмерных газотурбинных установок, Модуль продольной упругости, Модуль объемной упругости, материалах постоянные упругости, постоянными упругости, твердого тела, явлениями состояния твердого, параметров схемы замещения, Исследование структурных параметров, определение конструктивных параметров, проблемы твердого состояния.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос