Speaker
Description
В докладе рассматриваются результаты численного моделирования погрешностей, которые могут иметь место при измерении деформаций волоконно-оптическими датчиками (ВОД), фиксируемыми на поверхности или встроенными в объем материала.
Для волоконно-оптических датчиков деформаций, фиксируемых на поверхности материала, можно ввести следующие оценки, определяющие достоверность значений деформаций. Первая из них связана с возможным различием деформаций в сердцевине волокна и на измеряемой поверхности материала, которое является результатом неоднородности деформации по толщине кварцевой оболочки световода, защитной оболочки оптического волокна и слое соединяющего материала между волокном и материалом. Вторая оценка учитывает возможные изменения деформаций в зоне их измерения, вызванные фиксацией оптического волокна на поверхности материала, и дает ответ на вопрос какие деформации измеряются. Для этой оценки необходимо сравнить деформации в зоне измерения без волокна и при его наличии на поверхности материала.
Погрешность при измерении деформаций, присущая волоконно-оптическим датчиками на брэгговских решетках, фиксированным на поверхности или в объеме материала, следует из соотношений для вычисления деформаций на основе измеряемых датчиком физических величин. В настоящей работе рассматривается вариант, связанный с использованием допущения об одноосном напряженном состоянии в зоне брэгговской решетки фиксируемой на поверхности или встроенной в объем материала. Использование данного допущения приводит к погрешности при вычислении деформаций на основе измеряемых физических величин.
Для численного анализа рассматриваемых погрешностей предлагаются модели, которые позволяют учитывать различные варианты сложно-напряженного состояния в зоне измерения деформаций. Рассмотрены варианты представления среды, в которой измеряются деформации, однородным изотропным, анизотропным и слоистым анизотропным деформируемыми телами, что позволяет моделировать широкий класс материалов, в частности полимерные композиционные материалы. Получены численные результаты, дающие, в рамках представленных моделей, оценки погрешностей с учетом различных вариантов напряженно-деформированного состояния в зоне измерения деформаций, механических свойств оптического волокна и материала, в котором измеряются деформации.
Публикация подготовлена в рамках реализации Программы создания и развития научного центра мирового уровня «Сверхзвук» на 2020-2025 годы при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение от 21 апреля 2022 года № 075-15-2022-329).
