10 - Scattering from inhomogeneities

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Pour citer ce document :
URI: http://hdl.handle.net/2042/2323
Title: 10 - Scattering from inhomogeneities
Author: ÜBERALL, H.
Abstract: A microinhomogeneous medium, consisting of randomly distributed cavities or inclusions in a homogeneous elastic matrix, can be represented as a dispersive homogeneous medium with effective material constants (moduli, bulk wave speeds, and absorptions) . For wavelengths long compared to the size of the scatterers, Kuster and Toksôz have developed a method (not including rescattering) which obtains these effective material properties by comparing exact and effective monopole, dipole and quadrupole amplitudes . We extend this approach to the case where the wavelength is comparable to the size of the scatterers (assumed spherical) ; in this case, particle resonances are taken into account and lead to widened resonances in the effective material parameters . The cases of bubbly liquids, of perforated solids, and of solids with solid inclusions (particulate composites) are treated in this fashion . Measurements by Kinra and Anand verify our results. In addition, many previous results for the effective moduli of composites, obtained in the static (i . e., low-frequency) limit, are recovered as particular cases of our approach.
Description: Un milieu micro-inhomogène, qui consiste en cavités ou inclusions distribuées dans une matrice élastique homogène de façon aléatoire, peut être considéré comme un milieu homogène et dispersif possédant des constantes de matériaux équivalentes ou effectives (modules, vitesses des ondes de volume et constantes d'absorption) . Dans le cas de longueurs d'onde grandes devant la dimension des objets diffuseurs, Kuster et Toksôz ont développé une méthode (ne prenant pas en compte les effets de diffusion multiple) qui donne les propriétés des matériaux équivalents en comparant les amplitudes monopolaire, dipolaire et quadripolaire exactes et effectives . Nous avons étendu cette approche au cas où la longueur d'onde devient comparable aux dimensions des objets diffusants (considérés comme sphériques) ; dans ce cas, on tient compte des résonances des particules qui causent des résonances élargies dans les paramètres effectifs des matériaux. On traite de cette façon les liquides contenant des bulles, les solides perforés, et les solides contenant des inclusions . Nos résultats sont vérifiés par les mesures de Kinra et Anand . De plus, des résultats antérieurs concernant les modules effectifs de milieux composés, obtenus dans la limite statique (ou de basse fréquence), sont trouvés ici comme cas particuliers de notre approche .
Subject: Microinhomogeneous medium, effective material constants, resonances, dispersion, bubbly liquids, perforated solids, inclusions; Milieu micro-inhomogène, constantes de matériaux effectives, résonances, dispersion, liquides à bulles, solides perforés, inclusions
Publisher: GRETSI, Saint Martin d'Hères, France
Date: 1985

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