膨胀波波速

一种材料属性:膨胀波波速。(注:Meyer(见下)也将其称为压缩波波速或纵波波速。)

膨胀波波速与其他材料属性的关系为 —

\begin{align} \label{eq:12001a} c_d &= c_{tw} \left[ \frac{1 - \nu}{(1 + \nu) \, (1 - 2 \nu)} \right]^{1/2}\\[0.7em]%eqn_interline_spacing &= \left[ \frac{E}{\rho} \right]^{1/2} \, \left[ \frac{1 - \nu}{(1 + \nu) \, (1 - 2 \nu)} \right]^{1/2} \nonumber \\[0.7em]%eqn_interline_spacing &= \left[ \frac{E^\prime}{\rho} \right]^{1/2} \nonumber \\[0.7em]%eqn_interline_spacing \end{align}

式中 —

\( c_d \) = 膨胀波波速
\( c_{tw} \) = 细杆波速
\( \nu \) = 泊松比
\( E \) = 弹性模量(杨氏模量)
\( \rho \) = 密度
\( E^\prime \) = 无限介质的有效模量

\begin{align} \label{eq:12002a} ~~~~~~&= E \, \left[ \frac{1 - \nu}{(1 + \nu) \, (1 - 2 \nu)} \right]^{1/2} \nonumber \\[0.7em]%eqn_interline_spacing \end{align}

由于介质无限大,该波不会因泊松耦合而发生横向膨胀或收缩。由于介质由此受到约束,有效模量 \( E^\prime \) 大于细杆模量 \( E \),因此所得波速 \( c_d \) 高于细杆波速 \( c_{tw} \)

对于功率超声而言,膨胀波波速主要具有理论意义。

参考文献:Meyer (1),公式 1.58,第 18 页

另见 —
薄板波速
剪切波波速