Программный комплекс SIMPLE для определения упругих свойств слоистых волноводов с помощью бегущих волн

Задача определения механических свойств различных упругих материалов возникает во многих приложениях. В данной статье приводится описание программного комплекса SIMPLE, созданного для решения задачи определения эффективных параметров волновода по ультразвуковым сигналам, регистрируемым в отдельных точках поверхности. Данная версия программного комплекса предназначена для случая изотропного упругого слоя. Дается краткое описание математической модели, на которой базируется подход, и основных алгоритмов обработки экспериментальных данных и решения обратной задачи. Описывается также общая схема принципа функционирования SIMPLE на пользовательском и программном уровне. Приводятся примеры использования разработанного программного комплекса для определения модуля Юнга и коэффициента Пуассона образцов из стали и пластика.

Ключевые слова

механические свойства; волновод; упругие волны; идентификация; обратные задачи; программный комплекс.

Литература

1. Ватульян, А.О. Обратные задачи в механике деформируемого твердого тела / А.О. Ватульян. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007.
2. Викторов, И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике / И.А. Викторов. - М.: Наука, 1966.
3. Rogers, W.P. Elastic Property Measurement Using Rayleigh-Lamb Waves / W.P. Rogers // Research in Nondestructive Evaluation. - 1995. - V. 6. - P. 185-208.
4. Holland, J.H. Adaptation in Natural and Artificial Systems / J.H. Holland. - Ann Arbor: University of Michigan Press, 1975.
5. Ворович, И.И. Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей / И.И. Ворович, В.А. Бабешко. - М.: Наука, 1979.
6. Глушков, Е.В. Программный комплекс WAVES-L для моделирования и визуализации волновых процессов в упругом слое / Е.В. Глушков, Н.В. Глушкова, С.И. Фоменко // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2019. - Т. 12, № 1. - С. 110-121.
7. Eremin, A. Evaluation of Effective Elastic Properties of Layered Composite Fiber-Reinforced Plastic Plates by Piezoelectrically Induced Guided Waves and Laser Doppler Vibrometry / A. Eremin, E. Glushkov, N. Glushkova, R. Lammering // Composite Structures. - 2015. - V. 125. - P. 449-458.
8. Lu Lu. Probing Elastic Properties of Nanowire-Based Structures / Lu Lu, E. Charron, E. Glushkov, et al. // Applied Physics Letters. - 2018. - V. 113, № 16. - Article ID: 1619030. - 5 p.
9. Wilde, M.V. Elastodynamic Behaviour of Laminate Structures with Soft Thin Interlayers: Theory and Experiment / M.V. Wilde, M.V. Golub, A.A. Eremin // Materials. - 2022. - V. 15. - Article ID: 1307. - 32 p.
10. Golub, M.V. Experimental Validation of the Applicability of Effective Spring Boundary Conditions for Modelling Damaged Interfaces in Laminate Structures / M.V. Golub, O.V. Doroshenko, M.V. Wilde, A.A. Eremin // Composite Structures. - 2021. - V. 273. - Article ID: 114141. - 22 p.
11. Ибряева, О.Л. Модификация метода матричных пучков, использующая совместное оценивание полюсов сигнала и обратных к ним / Ибряева О.Л., Д.Д. Салов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Вычислительная математика и информатика. - 2017. - Т. 6, № 1. - С. 26-37.
12. Golub, M.V. Identification of Material Properties of Elastic Plate Using Guided Waves Based on the matrix Pencil Method and Laser Doppler Vibrometry / M.V. Golub, O.V. Doroshenko, M. Arsenov, et al. // Symmetry. - 2022. - V. 14, № 6. - Article ID: 1077. - 18 p.