Efecto de la tensión de corte inicial en las ondas guiadas acustoelásticas en placas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Mecánica de los Sólidos Mecánica de los Sólidos
• La acústica es la acústica.

Sus antecedentes:

• El estrés inicial influye en la propagación de las ondas ultrasónicas (acustoelasticidad).
• Estudios anteriores se centraron en los efectos de la tensión axial en las ondas guiadas.
• Los efectos de la tensión de corte en las ondas guiadas permanecieron en gran parte inexplorados.

Objetivo del estudio:

• Para analizar el impacto de la tensión de corte en las ondas ultrasónicas guiadas en una placa de aluminio.
• Investigar el acoplamiento de modos inducido por tensión de cizallamiento y su potencial para nuevas técnicas de medición.

Principales métodos:

• Se empleó el método de elementos finitos semianalítico (FEM).
• El análisis se centró en los efectos de la tensión de corte en todos los planos de una placa de aluminio.
• Se investigaron las curvas de dispersión y los fenómenos de acoplamiento de modos.

Principales resultados:

• La dependencia de la tensión de corte en las curvas de dispersión es menos pronunciada que la tensión axial.
• Se observó una relación cuadrática predominante entre las curvas de dispersión y la magnitud de la tensión de corte.
• La tensión de cizallamiento induce un acoplamiento significativo entre los modos de onda guiada, especialmente en las intersecciones de la curva de dispersión original.

Conclusiones:

• La tensión de corte introduce el acoplamiento entre los modos Lamb y SH, lo que sugiere un nuevo principio de medición de la tensión basado en las relaciones de componentes acoplados.
• Se identificaron valores óptimos de espesor de frecuencia para la medición de la tensión de cizallamiento para diferentes orientaciones de tensión.
• El estudio destaca la sensibilidad de los modos de onda acoplados a las variaciones de tensión de cizallamiento.