Влияние геометрии на распространение изгибной волны в разрезных стержнях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано распространение изгибных упругих волн в металлических разрезных стрежнях прямоугольного сечения с увеличением глубины прорезей по степенному закону с помощью численного моделирования и экспериментально методом лазерной сканирующей виброметрии. Рассмотрены три типа расположения прорезей: равномерное, учащенное и разреженное к концу стержня. Такие конструкции проявляют свойства акустической черной дыры. В диапазоне частот 10-100 кГц экспериментально обнаружено увеличение амплитуды и уменьшение длины изгибной волны по мере приближения волны к концу стержня для всех исследуемых образцов. Показано, что существует критическая частота, выше которой моды имеют участок с сильно уменьшенным значением амплитуды колебаний.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Агафонов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

М. Ю. Изосимова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

Р. А. Жостков

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

А. И. Кокшайский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

А. И. Коробов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

Н. И. Одина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: aikor42@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Миронов М.А. Распространение изгибной волны в пластине, толщина которой плавно уменьшается до нуля на конечном интервале // Акуст. журн. 1988. Т. 34. №. 3. C. 546–547.
  2. Krylov V.V., Shuvalov A.L. Propagation of localised flexural vibrations along plate edges described by a power law // Proc. of the Institute of Acoustics. 2000. V. 22. № 2. P. 263–270.
  3. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М. Поглощение звука и метаматериалы (обзор). Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 517–525.
  4. Pelat A., Gautiera F., Conlon S.C., Semperlotti F. The acoustic black hole: A review of theory and applications // J. Sound Vib. 2020. V. 476. P. 115316.
  5. Guasch O., Arnela M., Sánchez-Martín P. Transfer matrices to characterize linear and quadratic acoustic black holes in duct terminations // J. Sound Vib. 2017. V. 395. P. 65–79.
  6. Krylov V.V. Acoustic Black Holes: Recent Developments in the Theory and Applications // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2014. V. 61. № 8. P. 1296–1306.
  7. Zhao. C., Prasad M.G. Acoustic Black Holes in Structural Design for Vibration and Noise Control // Acoustics. 2019. V. 1. P. 220−251.
  8. Gao S., Tao Z., Li Y., Pang F. Application research of acoustic black hole in floating raft vibration isolation system // Reviews on Adv. Mat. Science. 2002. V. 61. P. 888−900.
  9. Агафонов А.А., Коробов А.И., Изосимова М.Ю., Кокшайский А.И., Одина Н.И. Особенности распространения волн Лэмба в клине из АБС пластика с параболическим профилем // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 5. С. 467–474.
  10. Миронов М.А. Точные решения уравнения поперечных колебаний стержня со специальным законом изменения поперечного сечения // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 5. С. 3–8.
  11. Миронов М.А. Точные решения уравнения поперечных колебаний стержня со специальным законом изменения поперечного сечения вдоль его оси // IX Всесоюзная акустическая конференция. 1991. Секция Л. С. 23–26.
  12. Миронов М.А. Разрезной стержень как вибрационная черная дыра // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 6. C. 736–739.
  13. Агафонов А.А., Изосимова М.Ю., Жостков Р.А., Кокшайский А.И., Коробов А.И., Одина Н.И. Особенности распространения изгибной волны в разрезном стержне // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 3. С. 3–12.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Общий вид образцов разрезных стержней

Скачать (89KB)
3. Рис. 2. Изгибная мода в образце № 2 на частоте 8.1 кГц

Скачать (92KB)
4. Рис. 3. Распределение амплитуды изгибной волны вдоль центральной линии поверхности стержней с огибающими в образцах (а) − № 1, (б) − № 2, (в) − № 3

Скачать (272KB)
5. Рис. 4. Распределение нормированной амплитуды вдоль стержня (образец № 1) на особой частоте (52.9 кГц)

Скачать (91KB)
6. Рис. 5. Длина изгибной волны в стержне в зависимости от расстояния: (а) — образец № 1, (б) — образец № 2, (в) — образец № 3

Скачать (236KB)
7. Рис. 6. (а) — Экспериментальные образцы № 1, 2, 3 и (б) — закрепленный стержень № 3 для возбуждения в нем изгибных волн

Скачать (168KB)
8. Рис. 7. АЧХ в разрезных стержнях с тремя типами расположения прорезей

Скачать (143KB)
9. Рис. 8. Моды изгибных волн в образцах (а) — № 1, (б) — № 2, (в) — № 3

Скачать (199KB)
10. Рис. 9. Длина изгибной волны в стержне с учащенным к концу расположением прорезей в зависимости от пройденного расстояния

Скачать (213KB)
11. Рис. 10. Прямые, отделяющие область стержня около торца, в которой амплитуда волны мала

Скачать (106KB)

© Российская академия наук, 2024