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
Подросток установил шесть рекордов по математике за день: в чем секрет
Новости
Эту звезду искали 40 лет: она состоит из очень необычной материи
Новости
Найдена связь между взрывом сверхновой и эволюции жизни на Земле
Новости
«Случайность маловероятна»: в Балтике поврежден интернет-кабель
Новости
SpaceX запустит телескоп для защиты Земли: как он будет работать
Новости
Ученые создают датчики, похожие на усики комаров, для обнаружения землетрясений
Наука
ИИ диагностирует диабет, ВИЧ и COVID по одному образцу крови
Наука
Китайские генетики создали «рис для укрепления здоровья сердечной системы»
Наука
Тяжелое генетическое заболевание вылечили до рождения в утробе матери
Наука
Высокоскоростная съемка показала, что происходит с каплей при падении в бассейн
Наука
В России создали ИИ-платформу для ускоренной разработки лекарств
Иннополис
Физики побили рекорд Китая по удержанию плазмы в искусственном Солнце
Наука
Мертвая галактика посылает мощные радиовсплески: ученые не могут это объяснить  
Космос
«Невозможная» пара звезд-вампиров странно ведет себя в космосе
Космос
В iPhone 16e стоят чипы, которые оказались недостаточно хороши для iPhone 16
Новости
Выяснилось, как темная тема на сайтах влияет на гаджеты
Новости
Ученые впервые создали «пластичный» инопланетный лед
Наука
В каких странах больше боятся замены людей на ИИ, показало исследование
Наука
Мини-землетрясения под ледяным щитом Гренландии могут изменить уровень моря
Наука
Посмотрите, как Blue Ghost летит над обратной стороной Луны
Космос