MONITORAGGIO STRUTTURALE DI PANNELLI COMPOSITI FIBRO RINFORZATI MEDIANTE ONDE DI LAMB

In virtù degli elevati rapporti specifici meccanici, i compositi rinforzati a base fibra di carbonio consentono la realizzazione di innovativi, leggeri ed allo stesso tempo resistenti elementi strutturali, rimpiazzando le comuni leghe metalliche. D’altro canto tali materiali sono afflitti da peculiari meccanismi di danneggiamento, tra cui la forma delaminativa è quella maggiormente in grado di degradare drasticamente le proprietà meccaniche. Una soluzione particolarmente efficiente ed efficace è quella di applicare sistemi di monitoraggio strutturale (SHM) che, ad esempio nel solo campo aeronautico, mostrano la possibilità di ridurre i costi complessivi di manutenzione e CND del 30%. Viene pertanto presentato un rigoroso approccio di analisi e progettazione sperimentale (DOE), nella forma 2k, finalizzato allo studio dell’influenza di k fattori sul processo di monitoraggio strutturale basato sul modo fondamentale di propagazione ultrasonora A0 di Lamb. Scopo dello studio sono pannelli aeronautici polimerici fibro-rinforzati a base carbonio (CFRP), soggetti a delaminazioni sia introdotte artificialmente, mediante patch di Teflon, sia naturalmente, mediante prove di impatto a bassa energia. Per entrambe le principali configurazioni Pulse-Echo e Pitch-Catch dei trasduttori ultrasonori PZT, sono stati valutati i seguenti k fattori: frequenza di eccitazione, posizione e dimensione del difetto delaminativo. La scelta di utilizzare il solo modo A0 discende dalla constatata possibilità di eccitare selettivamente suddetto modo di propagazione ultrasonora lavorando in un ristretto campo di basse frequenze, indicativamente [0;50] kHz. L’elaborazione, e successiva estrazione delle caratteristiche del segnale in risposta all’onda diagnostica generata nel laminato, è stata promossa dall’utilizzo delle trasformate wavelet discreta e continua.