ГЕНЕРАЦІЯ АНТИСИМЕТРИЧНИХ ХВИЛЬ В ПРУЖНОМУ ХВИЛЕВОДІ РІЗНИМИ ВИДАМИ НАВАНТАЖЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2222-0631.2025.01(8).05Ключові слова:
неруйнівний контроль, хвилі Лемба, дисперсія, вимушені коливання, енергетичний аналіз, пружний хвилевід, метод однорідних розв’язків, нормальні хвилі, енергетично домінуюча мода, власна частотаАнотація
Стаття присвячена аналізу ефективності збудження хвильового поля при вимушених коливаннях пружного напівшару з вільними бічними поверхнями при різних видах навантаження. Розглядалися антисиметричні коливання. Розв’язок поставленої граничної задачі було побудовано методом однорідних розв’язків. Відповідно до цього методу, хвильове поле представляється рядом по системі нормальних хвиль (з дійсними, чисто уявними і комплексними хвильовими числами), кожна з яких задовольняє граничним умовам на бічних поверхнях. При виконанні обчислень враховувались всі нормальні хвилі з дійсними, чисто уявними і до 20 пар з комплексними хвильовими числами. Критерієм якості отриманого розв’язку був контроль точності виконання граничних умов на торці напівшару. Основна увага в роботі була зосереджена на оцінці ефективності збудження хвильового поля в напівшарі при різних видах навантаження на його торці та на розподілі енергії між біжучими хвилями різних порядків в залежності від частоти. В роботі було встановлено, що навіть в частотному діапазоні, в якому поширюється тільки одна біжуча хвиля, енергія, яка «закачується» в напівшар, залежить від частоти. Така залежність обумовлена дисперсійним характером нормальних хвиль в шарі. При фіксованій амплітуді навантаження за рахунок зміни розподілу переміщення точок по торцю напівшару із зміною частоти погіршується ступінь узгодженості типу навантаження і форми коливань. При збільшенні частоти, коли в хвильовому полі з’являються біжучі хвилі вищих порядків, хвильове поле стає ще складнішим. В роботі показано, що існують частотні діапазони, в яких тільки одна біжуча хвиля переносить основну частину енергії, яка надходить в напівшар. Розглядались вимушені коливання при навантаженні згинальним моментом і перерізуючою силою. Показано, що ефективність збудження хвильового поля суттєво залежить від виду на- вантаження. Зокрема, встановлено, що сприйнятливість напівшару в області низьких частот при навантаженні перерізальною силою значно вище, ніж при навантаженні згинальним моментом.
Посилання
Samuel Chukwuemeka Olisa, Muhammad A. Khan, Andrew Starr. Review of Current Guided Wave Ultrasonic Testing (GWUT) Limitations and Future Directions. Sensors. 2021, Vol. 21, Issue 3, p. 811. DOI : 10.3390/s21030811.
Worlton D. C. Experimental Confirmation of Lamb Waves at Megacycle Frequencies. Journal of Applied Physics. 1961, Vol. 32, Issue 6, pp. 967–971. DOI : 10.1063/1.1736196.
S. Naresh Kumar, K. Srikanth, B. Subbaratnam, Shakti P. Jena. Damage Detection in Composite Materials Using Lamb Wavemethod. IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 3rd International Congress on Advances in Mechanical Sciences, 27 – 28 August 2020. Hyderabad, India. 2020, Vol. 998 012066. DOI : 10.1088/1757–899X/998/1/012066998.
Peter J. Torvik, Jay J. McClatchey. Response of an Elastic Plate to a Cyclic Longitudinal Force. The Journal of the Acoustical Society of America. 1968, Vol. 44, Issue 1, pp. 59–64. DOI : 10.1121/1.1911086.
Gregory R. D., Gladwell I. The Generation of Waves in a Semi-Infinite Plate by a Smooth Oscillating Piston. Journal of Applied Mechanics. 1984, Vol. 51, Issue 4, pp. 787–791. DOI : 10.1115/1.3167725.
Baruch Karp. Generation of symmetric Lamb waves by non-uniform excitations. Journal of Sound and Vibration. 2008, Vol. 312, Issues 1 – 2, pp. 195–209. DOI : 10.1016/j.jsv.2007.10.041.
