超声波技术揭示淡水冰力学性能参数的变化规律

"基于超声波的淡水冰力学性能参数研究" 本文主要探讨了利用超声波技术研究淡水冰力学性能参数的方法及其在内陆北方水库湖泊冬季冰蚀问题中的应用。作者团队包括李艳、常晓敏、窦银科和马春燕，他们分别来自太原理工大学的水利科学与工程学院和电气与动力工程学院。 研究背景是针对中国北方地区冬季湖泊冰层对岸边的侵蚀破坏问题，这需要深入理解冰的力学特性。研究人员采用了非线性高能超声波测试系统，这是一种先进的无损检测技术，可以准确测量冰样的物理特性。通过这种方法，他们能够分析淡水冰在不同温度下的超声波横波和纵波速度，以及相关的力学性能参数。 实验过程中，淡水冰样品的温度从0℃逐渐降至-30℃，并观察到超声波横波和纵波速度以及杨氏模量、剪切模量和体积模量等力学参数随温度降低而增加的趋势。这些参数的增大反映了冰的硬度和强度随着温度下降而增强，这有助于解释冰层为何在寒冷环境下能抵抗外部压力。 在随后的实验阶段，冰样品的温度从-30℃回升至0℃，研究发现这一过程中各项参数的变化规律与降温过程相似，且在同一温度下，升温和降温过程的数值接近，这表明冰的力学性能对温度变化有可逆性。 关键词“超声波检测”、“冰力学性能参数”和“弹性模量”以及“超声波速”揭示了研究的核心内容。中图分类号TV875和文献标志码A则表明这是一篇关于水利工程领域的学术论文，文章编号1674-5124(2019)03-0036-05提供了具体的文献引用信息。 这项研究为理解冰层力学性能提供了新的视角，特别是在极端低温环境下的变化规律，对于预测和防止北方湖泊冰蚀具有重要的理论和实践意义。同时，超声波技术的应用也为未来类似材料的力学性能研究提供了技术参考。