Calculateur de vitesse du son dans les solides

Le son dans un solide est une perturbation mécanique transmise lorsque les atomes ou molécules poussent et tirent élastiquement leurs voisins. Un solide permet généralement plusieurs modes : ondes longitudinales, transversales et de surface. Ce calculateur estime la vitesse longitudinale dans une tige élancée, dont la déformation latérale est libre. Sous cette hypothèse, la vitesse est la racine carrée du module de Young divisé par la masse volumique : c = √(E/ρ). Le module de Young mesure la rigidité axiale. Un module élevé signifie qu'une faible déformation élastique produit une contrainte importante, ce qui permet une propagation rapide. La masse volumique représente l'inertie et agit en sens inverse : à rigidité égale, un matériau plus dense transmet l'onde plus lentement. Le calculateur accepte le module en gigapascals et le convertit en pascals avant d'appliquer l'équation. La masse volumique doit être saisie en kilogrammes par mètre cube pour obtenir directement la vitesse en mètres par seconde. Par exemple, une tige d'acier nominale avec E = 200 GPa et une masse volumique de 7,850 kg/m³ donne une vitesse longitudinale estimée de 5,047.54 m/s. L'aluminium associe un module inférieur à une masse volumique bien plus faible, d'où une vitesse de tige similaire de 5,091.75 m/s. La masse volumique seule ne suffit donc pas à prévoir le comportement acoustique. Verre, polymères, bois, béton et composites nécessitent des valeurs représentatives de la nuance, de la direction, de la température et de l'humidité exactes. La formule de la tige élancée diffère de l'équation d'onde longitudinale de volume dans un solide isotrope illimité. Dans un corps épais, la déformation latérale est contrainte et le coefficient de Poisson influence le résultat. La vitesse de volume correspondante est √(E(1−ν)/(ρ(1+ν)(1−2ν))), tandis que la vitesse transversale dépend du module de cisaillement. Le contrôle ultrasonore de plaques et blocs doit utiliser le mode et la géométrie adaptés au transducteur et à l'échantillon, sans appliquer automatiquement le résultat d'une tige. Ce calculateur convient aux exercices, premières estimations de temps de vol ultrasonore, études de tiges résonantes et comparaisons de matériaux. Divisez la longueur du trajet par la vitesse pour estimer le temps aller ; pour une mesure par écho, considérez le parcours complet de l'impulsion. Les propriétés publiées sont nominales et varient avec l'état métallurgique de l'alliage, le traitement thermique, la porosité, l'orientation des grains, la contrainte et la température. Pour certifier une épaisseur ou la position d'un défaut, étalonnez l'instrument sur un échantillon de référence de dimensions connues et de matériau correspondant.