Effect of Geometry on Flexural Wave Propagation in a Notched Bar

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The propagation of flexural elastic waves in notched metal bars with a rectangular cross section with the depth of notches increasing by a power law has been studied by numerical modeling and experimental laser scanning vibrometry. Three types of notch arrangement have been considered: uniform and more frequent and sparse towards the end of a bar. Such structures exhibit the characteristics of an acoustic black hole. For all the studied samples, in the 10–100 kHz frequency range, an increase in amplitude and decrease in length of the flexural wave have been experimentally found as a wave approaches the end of a bar. It has been shown that there is a critical frequency, above which the modes exhibit a section with highly reduced amplitude of oscillations.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Agafonov

Lomonosov Moscow State University

Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. Yu. Izosimova

Lomonosov Moscow State University

Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

R. A. Zhostkov

Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences

Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. I. Kokshaysky

Lomonosov Moscow State University

Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. I. Korobov

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

N. I. Odina

Lomonosov Moscow State University

Email: aikor42@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Миронов М.А. Распространение изгибной волны в пластине, толщина которой плавно уменьшается до нуля на конечном интервале // Акуст. журн. 1988. Т. 34. №. 3. C. 546–547.
  2. Krylov V.V., Shuvalov A.L. Propagation of localised flexural vibrations along plate edges described by a power law // Proc. of the Institute of Acoustics. 2000. V. 22. № 2. P. 263–270.
  3. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М. Поглощение звука и метаматериалы (обзор). Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 517–525.
  4. Pelat A., Gautiera F., Conlon S.C., Semperlotti F. The acoustic black hole: A review of theory and applications // J. Sound Vib. 2020. V. 476. P. 115316.
  5. Guasch O., Arnela M., Sánchez-Martín P. Transfer matrices to characterize linear and quadratic acoustic black holes in duct terminations // J. Sound Vib. 2017. V. 395. P. 65–79.
  6. Krylov V.V. Acoustic Black Holes: Recent Developments in the Theory and Applications // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2014. V. 61. № 8. P. 1296–1306.
  7. Zhao. C., Prasad M.G. Acoustic Black Holes in Structural Design for Vibration and Noise Control // Acoustics. 2019. V. 1. P. 220−251.
  8. Gao S., Tao Z., Li Y., Pang F. Application research of acoustic black hole in floating raft vibration isolation system // Reviews on Adv. Mat. Science. 2002. V. 61. P. 888−900.
  9. Агафонов А.А., Коробов А.И., Изосимова М.Ю., Кокшайский А.И., Одина Н.И. Особенности распространения волн Лэмба в клине из АБС пластика с параболическим профилем // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 5. С. 467–474.
  10. Миронов М.А. Точные решения уравнения поперечных колебаний стержня со специальным законом изменения поперечного сечения // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 5. С. 3–8.
  11. Миронов М.А. Точные решения уравнения поперечных колебаний стержня со специальным законом изменения поперечного сечения вдоль его оси // IX Всесоюзная акустическая конференция. 1991. Секция Л. С. 23–26.
  12. Миронов М.А. Разрезной стержень как вибрационная черная дыра // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 6. C. 736–739.
  13. Агафонов А.А., Изосимова М.Ю., Жостков Р.А., Кокшайский А.И., Коробов А.И., Одина Н.И. Особенности распространения изгибной волны в разрезном стержне // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 3. С. 3–12.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. General view of the split bar specimens

Download (89KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Bending mode in sample No. 2 at the frequency of 8.1 kHz

Download (92KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distribution of bending wave amplitude along the centre line of the rod surface with envelopes in specimens (a) - No. 1, (b) - No. 2, (c) - No. 3

Download (272KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of normalised amplitude along the rod (sample No. 1) at a special frequency (52.9 kHz)

Download (91KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Bending wave length in the rod as a function of distance: (a) - sample No. 1, (b) - sample No. 2, (c) - sample No. 3

Download (236KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. (a) - Experimental specimens No. 1, 2, 3 and (b) - fixed rod No. 3 for excitation of bending waves in it

Download (168KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. AFC in cut rods with three types of slots arrangement

Download (143KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Modes of bending waves in samples (a) - No. 1, (b) - No. 2, (c) - No. 3

Download (199KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Length of the bending wave in a rod with an increased number of slots towards the end as a function of the distance travelled

Download (213KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Straight lines separating the region of the rod near the end where the wave amplitude is small

Download (106KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».