弾性波とは

弾性波は、一般的に、永続的な構造的または物理的な変化を引き起こすことなく、材料または流体を介して、またはその表面を伝わります。 通常、歪みまたは変位によって識別されます。 水を介して伝播する波、空気を介して移動する音、および地球などの固体材料を介して移動するエネルギーは、しばしば弾性波と呼ばれます。 伝播は数学的に分析でき、弾性波の高さ、長さ、タイミングはグラフを使用して視覚化できます。 特殊な超音波カメラは、金属板や紙などの固体表面を横切る動きを画像化することもできます。

小石または他の物体が水に落ちた場合、波紋は通常すべての方向に移動します。 これらは、上から円形のリングとして見ることも、表面が上下に移動するときに表面上で観察することもできます。 弾性波の測定は、通常の水面などの基準点からの高さをグラフ化することで実現できます。 曲線の高さは振幅と呼ばれ、表面線の上だけでなく表面線の下にも広がることができます。 これは通常、波の動きの1サイクルです。

弾性波には通常、山と谷があります。 あるピークから次のピークへ、そしてあるトラフから別のトラフへ、振幅と呼ばれるサイクルがあります。 弾性波が距離ではなく時間と比較される場合、この測定は波の周期です。 通常、波の方程式で波長を周期で割ると、波の速度の値が得られます。

音波は、多くの場合、空気、水、または固体材料のいずれかを介して同様の方法で伝わります。 音波の周期は周波数と呼ばれます。 移動時間を秒単位で測定する場合、通常はヘルツと呼ばれる単位で測定されます。 一般に、弾性波が固体材料を通して解析される場合、数学計算はより複雑になります。 たとえば、層状のシリンダーやチューブの幾何学的特性、オブジェクトの密度、硬度、形状が考慮されることがよくあります。これらのデータは通常、エンジニアがアルミニウムシェルやさまざまな機械部品などのオブジェクトについて分析および記録します。

数学とコンピューターモデリングの使用に加えて、レーザーと超音波検出器を使用して弾性波を画像化することもできます。 実験では、ビデオカメラを使用して表面の振動を​​画像化し、さまざまな材料の弾性特性を分析しています。 たとえば、金属板では、そのような画像は池のさざ波に似ている場合があります。 異なる材料は別々の伝搬パターンを示すことができますが、各タイプは応力下で異なる方法で弾性波を送信できます。