Non-Linear Propagation of Shear Ultrasonic Waves in Single Crystals of Aluminium

Author： Siriwitayakorn S. Britton W. G. B. Stephens R. W. B.

ISSN： 1610-1928

Source： Acta Acustica united with Acustica, Vol.56, Iss.4, 1984-12, pp. : 247-257

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Abstract

Shear waves at MHz frequencies have been used to investigate the effect of dislocations on harmonic generation and attenuation in single crystals of aluminium. The work is an extension of previous investigations using longitudinal waves. For shear waves, in contrast to longitudinal waves, the crystal lattice is not expected to contribute to second-harmonic generation and their use has enabled the effects of dislocation motion to be more readily identified. Improved measuring techniques have revealed rapid and reproducible changes and a relaxation in harmonic amplitude and attenuation which arise from small changes in applied stress. The results are compared with previous experimental observations for longitudinal waves and with the relevant theory.ZusammenfassungZur Untersuchung der Wirkung von Versetzungen auf die Erzeugung von Harmonischen und die Dämpfung in Aluminiumeinkristallen wurden Scherwellen bei MHz-Frequenzen benutzt. Die Arbeit ist eine Erweiterung vorangegangener Untersuchungen, bei denen Longitudinalwellen angewandt wurden. Anders als bei Longitudinalwellen, ist bei Scherwellen nicht zu erwarten, daß das Kristallgitter zu der Erzeugung der zweiten Harmonischen beiträgt; durch ihre Anwendung kann somit die Wirkung von Versetzungsbewegungen besser identifiziert werden. Durch eine verbesserte Meßtechnik konnten schnelle und reproduzierbare Änderungen sowie eine Relaxation der Harmonischenamplitude und der Dämpfung nachgewiesen werden, die von kleinen Änderungen der angewandten Zugspannung verursacht werden. Die Resultate werden mit früheren experimentellen Beobachtungen an Longitudinalwellen und mit der einschlägigen Theorie verglichen.SommaireOn a utilisé des ondes de cisaillement dans la gamme des MHz pour étudier l'effet des dislocations sur l'atténuation et la production d'harmoniques dans des monocristaux d'aluminium. Cette étude est l'extension de recherches antérieures avec des ondes longitudinales. Par opposition à ces dernières, les ondes de cisaillement ne laissent pas prévoir de contribution du réseau cristalline à la production d'harmoniques d'ordre deux. Leur usage a donc facilité l'identification des effets du mouvement des dislocations. Des techniques métrologiques perfectionnées ont révélé des changements rapides et reproductibles ainsi qu'un effet de relaxation dans l'amplitude des harmoniques produits et l'atténuation ultrasonique résultants de petits changements de la contrainte appliquée au cristal. Les résultats obtenus sont confrontés à ceux qui avaient été observés avec des ondes longitudinales ainsi qu'à des prévisions théoriques.