скорость волн в стержне

Сообщение №56234 от Vlamos 26 октября 2008 г. 23:12
Тема: скорость волн в стержне

Имеется вертикальный стержень,закрепленный с одного конца и нагруженный вертикальной силой с другого. на него передается импульсное воздействие типа сейсмического. В стержне возникают упругие волны.Продольные - понятно,а вот кроме продольных - поперечные - или изгибные ? И какова должна быть их скорость?


Отклики на это сообщение:

> Имеется вертикальный стержень,закрепленный с одного конца и нагруженный вертикальной силой с другого. на него передается импульсное воздействие типа сейсмического. В стержне возникают упругие волны.Продольные - понятно,а вот кроме продольных - поперечные - или изгибные ? И какова должна быть их скорость?
>
Боюсь, что это не вопрос общей физики, а физики ультразвуковой дефектоскопии и ультразвука - вообще. Там, мне приходилось встречать весь перечень колебаний, распространяющийся в стержне и именно при торцовом возбуждении, указаны скорости распространений и пр. Насколько поиню, там упоминались: продольные, поперечные (но не изгибно-поперечные), поверхностные. Одна из книг (популярная) - "Ультразвук".



> Боюсь, что это не вопрос общей физики, а физики ультразвуковой дефектоскопии и ультразвука - вообще. Там, мне приходилось встречать весь перечень колебаний, распространяющийся в стержне и именно при торцовом возбуждении, указаны скорости распространений и пр. Насколько поиню, там упоминались: продольные, поперечные (но не изгибно-поперечные), поверхностные. Одна из книг (популярная) - "Ультразвук".

Наверное Вы правы,но меня интересуют не ультразвуковые,а механические волны деформации.
Изгибные волны - отсюда - http://www.geolib.ru/Karotajnik/063/Stat/stat03.html


>
> > Боюсь, что это не вопрос общей физики, а физики ультразвуковой дефектоскопии и ультразвука - вообще. Там, мне приходилось встречать весь перечень колебаний, распространяющийся в стержне и именно при торцовом возбуждении, указаны скорости распространений и пр. Насколько поиню, там упоминались: продольные, поперечные (но не изгибно-поперечные), поверхностные. Одна из книг (популярная) - "Ультразвук".

> Наверное Вы правы,но меня интересуют не ультразвуковые,а механические волны деформации.
> Изгибные волны - отсюда - http://www.geolib.ru/Karotajnik/063/Stat/stat03.html
Поперечно-изгибные волны в стержнях, точного торцового возбуждения, когда не нарушается статическая устойчивость стержня, а динамическая, за счёт сил инерции, ещё выше - вещь трудно представимая. Другое деле, если возбуждать торец, но поперечно длинной оси стержня - другое дело. Насколько я понимаю, то речь идёт о стержневых, противосейсмических опорах зданий, с заделкой этих опор в грунт (возможно - якорь) и с частотой собственной, колебаний здания - много меньшей чем возбуждения. Если так, то стержень следует считать защемлённым и сверху (в инерционном здании) и снизу (в грунте или якоре). В таком случае возможны поперечные колебания в стержне, длина волны наименьшей из частот - будет равна 2-м длинам стержня (между защемлениями), а набор других - кратны ряду дискретных чисел, кратных длине стержня. Скорость распространения таких волн, при очень коротких возбуждениях << скорости распространения звука, в стержне - будет выше последней, из-за перехода модуля упругости статического в оный, динамический, в противном случае - можно использовать скор. распространения - табличную.
А, вообще - необходимо давать более корректную и исчерпывающую информацию по задаче, исключающие разные...если!


Вопрос был поставлен вот по какой причине - при натурных испытаниях зданий (сейчас у нас они почти не проводятся,материалы - СССРовские) в вертикальных элементах (здания с каркасом из железобетона и ,реже, металла и кирпича,разных конструктивных схем) фиксировались бегущие волны со скоростью 50..500 м/с . Скорость этих волн заставляет задуматься об их природе..Расчетная скорость поперечных волн для балки Тимошенко на порядок и более выше измеренных..


> Вопрос был поставлен вот по какой причине - при натурных испытаниях зданий (сейчас у нас они почти не проводятся,материалы - СССРовские) в вертикальных элементах (здания с каркасом из железобетона и ,реже, металла и кирпича,разных конструктивных схем) фиксировались бегущие волны со скоростью 50..500 м/с . Скорость этих волн заставляет задуматься об их природе..Расчетная скорость поперечных волн для балки Тимошенко на порядок и более выше измеренных..

Ну, здесь у нас профили немного пересеклись - мне много лет приходилось в той или иной мере участвовать в разработке методик и аппаратуры неразрушающих методов контроля преднапряжённых ЖБИ, на прочность, жёсткость и трещиностойкость. В основном, это были методы виброаккустического контроля в разнообразных вариациях приложения, кстати, при необходимости - могу связать с людьми, кои на этом защищались, один из них - зам. ректора по науке, нашего университета, я же, здесь помогал как методист и профф. электронщик-разработчик.
Одно могу сказать, что волны малых скоростей, как правило, принадлежат поверхностным волнам, действительно, ~5000 м/с и приведённая - 50...500м! С другой строны - может быть это были поверхностные волны несфазированного возбуждения (во всех стержнях разнофазно) - поочерёдного возбуждения стержней, через посредство материала самих зданий?


> Ну, здесь у нас профили немного пересеклись - мне много лет приходилось в той или иной мере участвовать в разработке методик и аппаратуры неразрушающих методов контроля преднапряжённых ЖБИ, на прочность, жёсткость и трещиностойкость.
Да,это близкая тема - преднапряжение элементов и нагружение реальных конструкций

кстати, при необходимости - могу связать с людьми, кои на этом защищались, один из них - зам. ректора по науке, нашего университета
спасибо,правда я пока не понимаю необходимость,но если данная тема ими была глубоко изучена и они не откажутся пообщаться - буду весьма признателен!

дно могу сказать, что волны малых скоростей, как правило, принадлежат поверхностным волнам, действительно, ~5000 м/с и приведённая - 50...500м! С другой строны - может быть это были поверхностные волны несфазированного возбуждения (во всех стержнях разнофазно) - поочерёдного возбуждения стержней, через посредство материала самих зданий?
эти волны переносили всю (или почти) энергию, резве поверхностные волны должны так себя вести? может дело в нелинейностях?


> > Ну, здесь у нас профили немного пересеклись - мне много лет приходилось в той или иной мере участвовать в разработке методик и аппаратуры неразрушающих методов контроля преднапряжённых ЖБИ, на прочность, жёсткость и трещиностойкость.
> Да,это близкая тема - преднапряжение элементов и нагружение реальных конструкций

> кстати, при необходимости - могу связать с людьми, кои на этом защищались, один из них - зам. ректора по науке, нашего университета
> спасибо,правда я пока не понимаю необходимость,но если данная тема ими была глубоко изучена и они не откажутся пообщаться - буду весьма признателен!

> дно могу сказать, что волны малых скоростей, как правило, принадлежат поверхностным волнам, действительно, ~5000 м/с и приведённая - 50...500м! С другой строны - может быть это были поверхностные волны несфазированного возбуждения (во всех стержнях разнофазно) - поочерёдного возбуждения стержней, через посредство материала самих зданий?
> эти волны переносили всю (или почти) энергию, резве поверхностные волны должны так себя вести? может дело в нелинейностях?

Если обнаружен только один тип волны и...эти волны переносили всю (или почти) энергию..., то следовательно - они и способны, а насчёт нелинейностей, не стоит представлять, что это что-то особенное и обладающее уникальной энергоёмкостью, т.к., по определению: нелинейность - нелинейная связь аргумента и функции.


> Имеется вертикальный стержень,закрепленный с одного конца и нагруженный вертикальной силой с другого. на него передается импульсное воздействие типа сейсмического. В стержне возникают упругие волны.Продольные - понятно,а вот кроме продольных - поперечные - или изгибные ? И какова должна быть их скорость?
Я тут поразмыслил, вспоминая структуру ударных волн землетрясения и научные рекомендации - бояться земных, вдольповерхностных ударов - срезывающего типа, и подумалось, что в таком случае, действительно, на нижний конец стержня должна воздействовать: быстрая, колебательная, поперечная, изгибающая нагрузка/ При этом, верх стержня неподвижен - из-за защемления в инертной массе здания и...в таком случае, по возбуждаемому стержню - должна побежать снизу вверх изгибная волна возбуждения, возможно, из-за защемления сверху и снизу (в затухшем ударе), то возможно, что затухать то она будет в резонансном режиме стержня, 2-х стороннего защимления!? В таком случае, первая изгибная волна бежит снизу вверх и достигнув инертного верхнего защимления, отразившись - бежит вниз, с переходом в затухающий, колебательный режим стержня, где максимальная длина волны колебаний в стержне - будет равна 2-м длинам стержня, между защемлениями. Это позволяет оптимизировать длину стержня: длинного - для восприятия больших амплитуд ударов, т.к. энергия колебаний - пропорциональна квадрату амплитуды или короткого - чтобы подальше увести собственную частоту изгибных колебаний в стержне - от резонансной частоты сооружения сверху. Вообщим, если это так, то появляется вилка - для поиска и оптимизации!


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100