Localizzazione di difetti in materiali compositi mediante applicazione di tecniche di Emissione Acustica
Creators: name: Papa, Ilaria
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2011

description: L'obiettivo principale della Tesi di Dottorato è stato quello di sviluppare nuove tecniche e nuove procedure, per il monitoraggio e la verifica mediante emissione acustica (EA) di strutture in materiali sia tradizionali che  compositi. In particolare lo studio ha affrontato il problema relativo alla localizzazione del danno su pannelli in CFRP. Come è ben noto, la localizzazione (location) dell’attività di “emissione acustica” può essere effettuata utilizzando il metodo della triangolazione, ossia, nota la velocità del suono nel materiale, la posizione di almeno tre sensori e il tempo di arrivo del segnale su questi, è possibile risalire alla posizione in cui l’evento è stato generato. Nei materiali compositi la tecnica della triangolazione risulta notevolmente complicata dal fatto che il materiale è disomogeneo ed anisotropo. In altre parole, le velocità del suono (estensionale e trasversale) dipendono dalla direzione in cui le si misura. Questo non permette l’uso dei normali software di location, ed obbliga gli utenti a sviluppare complicate routine di calcolo.
Le metodologie sviluppate coinvolgono sia aspetti puramente teorici che attività sperimentali. Partendo dalla teoria della laminazione sono stati sviluppati e verificati sperimentalmente dei modelli per la stima delle velocità del suono nei materiali compositi al variare della stratificazione e della direzione di misura. Una volta ottenuti gli strumenti per la previsione delle velocità, sono state messe a punto diverse procedure, basate sia su metodi di intelligenza artificiale (Artificial Neural Networks ANN) che su metodi numerici, per la localizzazione del punto di emissione in un laminato generico. Le diverse procedure sono state sperimentalmente validate, ed i risultati hanno confermato la possibilità di effettuare la location anche sui materiali compositi.
I principali risultati ottenuti hanno dimostrato che la teoria della laminazione è un valido strumento per la stima delle velocità (trasversale e longitudinale) delle onde in funzione dell’orientamento e della stratificazione adottata. È inoltre possibile realizzare dei programmi basati su algoritmi intelligenti, nella fattispecie ANN, auto addestranti, capaci di localizzare i punti di emissione. In tale modo si ha l’evidente vantaggio di evitare la fase sperimentale di addestramento della rete. In alternativa è stato dimostrato che è possibile sviluppare degli algoritmi basati sul metodo del confronto tra i tempi di arrivo misurati e quelli previsti dalle formulazioni analitiche, che permettono di individuare con precisione soddisfacente il punto di emissione.
Tali risultati sono stati originali in quanto hanno permesso di mettere in evidenza che l’emissione acustica (EA) può essere utilizzata come tecnica di indagine non distruttiva, alternativa a quelle oggi in uso, dando la possibilità di studiare ed analizzare in tempo reale il comportamento di una struttura in composito in cui l’applicazione di carichi esterni induca fenomeni di rottura. 
Le ricerche effettuate hanno prodotto ricadute in altri campi. In particolare, allo stato attuale, sono stati già avviati due nuovi filoni di ricerca per l’applicazione del controllo mediante EA. Il primo riguarda un caso di studio dell’Osservatorio Astronomico di Capodimonte, in cui sono coinvolte strutture in lega di alluminio. Il secondo riguarda il monitoring del processo innovativo di Laser Bending, su componenti in  acciaio AISI 304. Un ulteriore attività di ricerca in via di sviluppo, in cui non è coinvolta l’emissione acustica, riguarda l’applicazione del laser milling su strutture in materiale composito. Questa ultima ha per scopo finale l’applicazione di tale tecnica nel repairing di componenti del settore aerospaziale.