Эксперименты

Наряду с математическим и компьютерным моделированием процессов возбуждения и распространения бегущих упругих волн в слоистых материалах различной структуры в ИММИ проводятся и экспериментальные исследования данных явлений. Эта работа осуществляется как на собственном оборудовании, так и в рамках международного сотрудничества с научно-исследовательскими группами из ФРГ (Институт механики Университета им. Гельмута Шмидта, Группа технической механики Университета Зигена) и США (Лаборатория активных материалов и смарт-структур Университета Южной Каролины).

Наряду с традиционными контактными способами возбуждения и измерения упругих колебаний с помощью пьезоактивных преобразователей в последнее время широкое распространение получили бесконтактных методики. Одним из таких подходов является лазерная виброметрия, основанная на эффекте Доплера, т.е. на изменении длин волн, регистрируемых приёмником, вызванным движением их источника. Изначально данная методика применялась для анализа собственных форм колебаний конструкций на относительно низких частотах, однако в связи с интенсивным развитием микроэлектроники она стала также активно использоваться для изучения ультразвуковых колебаний. Положительными особенностями лазерной виброметрии являются достаточно высокая чувствительность и высокое пространственное разрешение. Ниже на рисунке схематично показаны экспериментальные установки коллег из ФРГ, основанные на лазерных виброметрах фирмы Polytec.



 

Другой современной экспериментальной методикой измерения бегущих упругих волн, имеющей большое значения для развития реальных систем мониторинга состояния конструкций, является использование оптоволоконных сенсоров. Они невосприимчивы к электромагнитному излучению, что позволяет использовать их в сложных внешних условиях. Кроме того, оптоволоконные сенсоры благодаря своим небольшим размерам и массе могут быть интегрированы в исследуемую структуру, что делает перспективных их применение при создании нового класса композитов – смарт-материалов. Для измерения упругих колебаний наибольшее распространение получили волоконные решетки Брэгга, обладающие свойствами самокалибровки и мультиплексирования.