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Monitoraggio Strutturale (SHM) mediante Vibrometria Laser: allestimento del Set-Up sperimentale e prime rilevazioni di danno tramite utilizzo di Onde Ultrasoniche (Onde Lamb)

Informazioni tesi

  Autore: Simone Tancredi
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Napoli - Federico II
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Fabrizio Ricci
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 53

Lo scopo di questo lavoro è di verificare la possibilità di rilevazione di eventuali danni in strutture tipo pannello, nel nostro caso in alluminio, ma in generale di qualunque materiale liberamente percorribile da onde Lamb, tramite scansioni multipoint effettuate con vibrometro laser. E’ stato utilizzato infatti un vibrometro laser della Polytec, il PSV-400, disponibile presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università "Federico II" di Napoli. Le onde Lamb sono state generate attraverso un generatore di segnale HP/Agilent 33120A, accoppiato con un attuatore piezoelettrico.
Il lavoro presentato descrive, nelle sue parti, tutti gli aspetti del problema affrontato, a partire dai concetti teorici che stanno alla base della propagazione delle onde Lamb, fino alla realizzazione delle prove e l’analisi dei dati raccolti. Il lavoro svolto non vuole esaurire gli studi e le prove che possono essere fatte nell’ambito, ma piuttosto percorrere un tratto iniziale di una strada che sta presentando sempre più vantaggi.

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4 INTRODUZIONE Il monitoraggio dello stato di salute dei componenti strutturali è diventato una delle principali attività di ricerca nel campo aerospaziale, civile e meccanico. Il ricorso a tecniche, sempre più sofisticate, per l’individuazione di eventuali cricche e danneggiamenti nelle strutture, sia aerospaziali che civili, è via via divenuto sempre più vantaggioso per vari motivi: 1. attualmente, sia in campo aeronautico che spaziale, molti componenti strutturali stanno lavorando ben oltre la loro vita operativa di progetto; 2. è impossibile progettare un componente utilizzando coefficienti di sicurezza che diano la completa certezza circa l’affidabilità e la sicurezza dello stesso; 3. la tolleranza al danno e l’alto valore del rapporto tra resistenza e peso dei compositi ha indotto i progettisti all’utilizzo di materiali sempre più avanzati in campo aerospaziale; 4. i processi di lavorazione con compositi permettono sia la riparazione che il consolidamento di parti delle strutture, seppur introducendo complicazioni nelle successive ispezioni; 5. le analisi non distruttive prevedono l’utilizzo di tecnologie che non compromettono negativamente la futura vita operativa dei componenti. Il controllo dei danni tramite onde Lamb, non distruttivo e basato su onde ultrasoniche guidate, è la tecnica di rilevazione più ampiamente usata. Essa si basa sull’analisi di pacchetti di onde ultrasoniche che si propagano all’interno di solidi con una delle tre dimensioni dell’ordine di una lunghezza d’onda o poco più. Svariati metodi differenti sono stati sviluppati durante gli ultimi 20 anni, come segnalato in letteratura. Un sommario dei vari aspetti relativi alla strategia di controllo, ai trasduttori utilizzati per la rilevazione di danni, alla modellazione, alle tecniche di elaborazione dei segnali ed agli esempi di applicazione è fornito nel testo ‘Advances in Smart Technologies in Structural Engineering’ (Editori: J. Holnicki-szulc e C.A. Mota Soares; Berlin: Springer) al capitolo, scritto dal professor Staszewski dell’università di Sheffield, ‘Structural health monitoring using guided ultrasonic waves’. Anche se le onde Lamb hanno dimostrato un grande potenziale per la rilevazione di danni strutturali, fin qui lo sfruttamento commerciale delle onde guidate ultrasoniche è stato praticamente molto limitato. Ciò è collegato con tre svantaggi connessi con le tecniche di rilevazione dei danni basate su tali tipi di onde:

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Parole chiave

ultrasuoni
ndt
shm
monitoraggio strutturale
lamb waves
ultrasonics
structural health monitoring
vibrometria laser
onde lamb
non destructive technique

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