Новое исследование поможет предсказывать землетрясения и искать нефть

Распространение ударных волн в зернистых или гранулированных материалах важно для определения силы землетрясений, местоположения нефтяных и газовых резервуаров, проектирования акустической изоляции и разработки материалов для уплотнения порошков. Ученые использовали рентгеновские измерения и анализы, чтобы показать — масштабирование скорости и дисперсия в передаче волны основаны на расположении частиц и цепях сил между ними. Время как уменьшение интенсивности волны, в свою очередь, вызвано только расположением частиц. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Новое исследование ученых дает лучшее понимание того, как мелкомасштабная структура гранулированного материала связана с поведением волн, распространяющихся через них. Эти знания имеют фундаментальное значение для изучения сейсмических сигналов от оползней и землетрясений для неразрушающей оценки почв в гражданском строительстве. Кроме того, они пригодятся для изготовления материалов с желаемыми волновыми свойствами в материаловедении.

Структурно-имущественные отношения сыпучих материалов регулируются расположением частиц и цепями сил между ними. Эти отношения позволяют создавать материалы, демпфирующие (погашающие) волны. Передача волн в гранулированных материалах была тщательно изучена и демонстрирует уникальные особенности: степенное масштабирование скорости, дисперсию и затухание — уменьшение амплитуды сигнала, электрического тока или других колебаний.

Изображение представляет собой комбинацию двух наборов данных рентгеновских сканирований монокристаллических сапфировых сфер. Реконструированные данные рентгеновской компьютерной томографии (XRCT) определяют поверхность всех 621 зерна в каркасе нагрузки. Предоставлено: Университет Джона Хопкинса

Более ранние исследования, относящиеся к концу 1950-х годов, описывали, что может происходить с материалом, лежащим в основе распространения волн, но новое исследование предоставляет ответ на вопрос «почему?».

Новым экспериментальным аспектом этой работы является использование рентгеновских измерений на месте для получения структуры упаковки, напряжений частиц и межчастичных сил во всем гранулированном материале во время одновременного измерения пропускания ультразвука. Эти измерения являются самым точным набором данных на сегодняшний день при исследовании ультразвука, сил и структуры в гранулированных материалах.

Райан Херли, доцент кафедры машиностроения в Школе инженерного мастерства Джона Хопкинса

Новые эксперименты наряду с поддерживающими имитациями позволяют ученым выявить, почему скорости волн в гранулированных материалах изменяются в зависимости от давления. Также у исследователей появилась возможность количественно оценить влияние отдельных явлений в масштабе частиц на макроскопическое поведение волн.

Исследование дает новое понимание во временной и частотной областях распространения волн, проливая свет на фундаментальные механизмы, контролирующие скорости волн, дисперсию и затухание в этих системах.

Читать также

Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города

Посмотрите на закат в других мирах: как Солнце заходит на Марсе, Титане и Уране

Ученые обнаружили невосприимчивых к COVID-19 людей

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Секретные документы показали, что Nokia предупреждали о крахе из-за iPhone
Новости
Университет Иннополис приглашает студентов на зимнюю школу бакалавров
Новости
Горячее Солнца: новый рекорд на термоядерном реакторе установили в Китае  
Наука
Ядерное топливо для ракет испытали в США: с ним полет на Марс займет 45 дней
Новости
Кремний «научили» чувствовать свет: это основа для нового способа шифрования
Наука
OpenAI и Oracle инвестируют четверть российского ВВП в ЦОДы для ИИ
Новости
Steam обяжут идентифицировать игроков через «Госуслуги», а студии — маркировать игры
Новости
США и Европа сняли с России обвинения в саботаже подводных кабелей в Балтике: что стало известно
Новости
Nvidia озвучила планы по ИИ-обновлению старых видеокарт  
Новости
Утечка данных зафиксирована у «Ростелекома»: первый комментарий компании
Новости
Впервые ученым удалось обнаружить квантовое состояние материи: это заняло 20 лет 
Наука
Трамп пообещал «захватить» Марс: президент озвучил планы США
Космос
Названы побочные эффекты популярных препаратов для похудения
Наука
Запрет TikTok: что происходит прямо сейчас, ответ Трампа и Китая, три варианта будущего соцсети
Кейсы
Исследователи объяснили загадочные различия двух полушарий Марса
Космос
Парализованный мужчина научился управлять дроном силой мысли
Наука
Групповой поход в туалет оказался древней социальной привычкой приматов
Наука
Роботизированный экзоскелет помогает пианистам играть быстрее
Новости
Китайские космонавты впервые произвели кислород и топливо на орбите
Космос
«Остров-призрак» в Каспийском море показали из космоса
Космос