Las constantes elásticas tridimensionales de los materiales se pueden medir mediante el método de inmersión ultrasónica , que fue desarrollado por Zimmer y Cost en el Laboratorio Nacional de Física en los años 60 y que se ha utilizado principalmente para materiales compuestos de polímeros . El conocimiento de las constantes elásticas se puede utilizar para retroalimentar modelos del comportamiento del material o del proceso de fabricación del compuesto utilizado.
El método de inmersión ultrasónica utiliza un baño de agua con temperatura estabilizada que tiene un par de transductores ultrasónicos ubicados a cada lado de la muestra que pueden girarse utilizando un motor paso a paso .
El tiempo de vuelo de un pulso ultrasónico que se ha transmitido a través del material se mide utilizando un temporizador electrónico que determina el inicio del pulso transmitido y el inicio del pulso recibido mediante la detección de umbral. Este temporizador suele tener una precisión de microsegundos o una resolución superior.
Al girar la muestra, se pueden obtener mediciones del tiempo de vuelo en un rango de ángulos de incidencia, típicamente hasta 40 grados. A partir del tiempo de vuelo, se puede determinar la velocidad de fase en función del ángulo de incidencia del pulso ultrasónico.
Utilizando las ecuaciones de Christoffel , los datos medidos se pueden ajustar utilizando un método numérico de mínimos cuadrados para determinar seis de las nueve constantes elásticas.
Al cortar el material compuesto y reorganizar las rebanadas, se puede volver a aplicar el método para obtener las tres constantes restantes que no se encontraron en las mediciones originales.