Оцінка пружності та здатності до демпфування матеріалів резонансними акустичними методами

Abstract

З метою встановлення можливості застосування нових акустичних методів для визначення характеристик пружності та внутрішнього тертя в матеріалах різних класів за допомогою розробленої програми резонансної ультразвукової спектроскопії в діапазоні частот 20—100 кГц досліджено монокристал KBr та зразки поліметилметакрилату (ПММА). Виявлено, що розраховані сталі пружності добре узгоджуються з відомими з літератури. Встановлено, що декремент коливань KBr становить 0,05—0,33% для різних мод коливань, а ПММА — 6,5—8,8%. На відміну від модуля Юнга ПММА, що не залежить від амплітуди деформації, його декремент зростає з амплітудою, проте залишається стабільним в часі.

С целью установления возможности применения новых акустических методов для изучения характеристик упругости и внутреннего трения в материалах различных классов при помощи разработанной программы резонансной ультразвуковой спектроскопии в диапазоне частот 20—100 кГц исследованы монокристалл KBr и образцы полиметилметакрилата (ПММА). Выявлено, что рассчитанные постоянные упругости хорошо согласуются с известными из литературы. Установлено, что декремент колебаний KBr составляет 0,05—0,33% для разных мод колебаний, а ПММА — 6,5—8,8%. В отличие от модуля Юнга ПММА, не зависящего от амплитуды деформации, его декремент увеличивается с амплитудой, однако остается стабильным во времени.

For determine of possibility to use of new acoustic techniques with aim to study of characteristics of elasticity and internal friction in different classes of materials, single crystal of KBr and samples of polymethylmethacrylate (PMMA) were investigated using developed program of resonant ultrasound spectroscopy at frequency range of 20 to 100 kHz. It was found that the calculated elastic constants are consistent with literature data. It was observed that damping ratios of KBr are 0,05 to 0,33% for different modes of oscillations, and are 6,5 to 8,8% for PMMA. In contrast to Young modulus of PMMA that is independent on amplitude of strain, its damping ratio increase with amplitude, but remain stable in time.