Фрикционная акустика

Твердые тела, находящиеся в контакте и подвергающиеся сдвиговому относительному движению ( трению ), излучают энергию. Часть этой энергии излучается непосредственно в окружающую жидкую среду, а другая часть излучается через твердые соединения и соединяющие граничные условия. Взаимодействие вибрации конструкции и акустического излучения коренится в механизме атомных колебаний, посредством которого кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию. ^[1]

Эта область включает в себя принципы акустики , механики твердого тела , контактной динамики и трибологии .

Муфта и прилипание-скольжение

Энергия вибрации, вызванная либо кинетическим трением, либо трением отрыва, может вызвать модальное возбуждение подмножества контактирующих тел или вибрационную связь нескольких тел, в зависимости от силы связи.

Шум трения может быть продуктом множества различных динамических процессов: скольжения и скачкообразного движения . Скольжение обычно приводит к прерывистому скольжению при уменьшении соотношения трения и скорости или к другим нестабильным колебаниям. ^[2]

Слабый контакт

Когда нормальные силы малы, моды колебаний твердых тел возбуждаются слабо. Возникающий в результате шум известен как шум шероховатости. Этот шум в основном является широкополосным вблизи поверхности, а эффективность излучения и геометрия материала определяют, какой частотный состав излучается в дальнюю зону.

Относительно гладкие или хорошо смазанные поверхности с низкими нормальными силами и низкими относительными скоростями склонны создавать условия для этого режима и избегать прерывистого скольжения.

Сильный контакт

При некоторых условиях излучаемая энергия высока на собственных механических модах связанной системы. Эти условия более вероятны при более высокой шероховатости, более высоких нормальных нагрузках и более высоких относительных скоростях скольжения.

Эмпирические отношения

Обзор наблюдаемых взаимосвязей между звуковым давлением, вызванным трением, и такими параметрами, как нормальная сила, шероховатость и скорость скольжения, предоставлен Feng et al. ^[3]

Ссылки

^ Хорошо, Аднан (2002). «Акустика трения» (PDF) . Журнал Акустического общества Америки . 111 (4): 1525–1548. Бибкод : 2002ASAJ..111.1525A . дои : 10.1121/1.1456514 . ПМИД 12002837 .
^ Ибрагим, РА (1994). «Вызванная трением вибрация, болтовня, визг и хаос - Часть I: Механика контакта и трения». Обзоры прикладной механики . 47 (7). ASME International: 209–226. Бибкод : 1994ApMRv..47..209I . дои : 10.1115/1.3111079 .
^ Фэн, П.; Боргесани, П.; Смит, Вашингтон; Рэндалл, РБ; Пэн, З. (2019). «Обзор взаимосвязи между акустической эмиссией, трением и износом в механических системах». Обзоры прикладной механики . 72 (2). АСМЭ Интернешнл. дои : 10.1115/1.4044799 . S2CID 210000022 .

[1] Хорошо, Аднан (2002). «Акустика трения» (PDF) . Журнал Акустического общества Америки . 111 (4): 1525–1548. Бибкод : 2002ASAJ..111.1525A . дои : 10.1121/1.1456514 . ПМИД 12002837 .

[2] Ибрагим, РА (1994). «Вызванная трением вибрация, болтовня, визг и хаос - Часть I: Механика контакта и трения». Обзоры прикладной механики . 47 (7). ASME International: 209–226. Бибкод : 1994ApMRv..47..209I . дои : 10.1115/1.3111079 .

[3] Фэн, П.; Боргесани, П.; Смит, Вашингтон; Рэндалл, РБ; Пэн, З. (2019). «Обзор взаимосвязи между акустической эмиссией, трением и износом в механических системах». Обзоры прикладной механики . 72 (2). АСМЭ Интернешнл. дои : 10.1115/1.4044799 . S2CID 210000022 .

[1]

[2]

[3]