Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

FP7

SCOPE — Risultato in breve

Project ID: 335948
Finanziato nell'ambito di: FP7-JTI
Paese: Regno Unito

I componenti in composito diventano smart

Gli ingegneri hanno a lungo immaginato il giorno in cui i materiali compositi utilizzati negli aerei potranno rilevare se sono stati sottoposti a uno sforzo tale da produrre danni e riportare tali informazioni prima che la sicurezza della struttura venga compromessa. Il monitoraggio strutturale (SHM) che consente di eseguire tali compiti è sempre più vicino alla realtà.
I componenti in composito diventano smart
I componenti in materiale composito degli aerei odierni sono caratterizzati da un design innovativo e geometrie poliedriche, rendendo difficile il rilevamento di segni di affaticamento o difetti molto nascosti. L’industria aeronautica ha quindi riconosciuto il valore relativo a sistemi SHM più sofisticati e metodi innovativi, al fine di inserirli su tali complesse strutture composite.

Sebbene la tecnologia SHM non sia ancora matura, la ricerca e lo sviluppo hanno prodotto risultati promettenti, in parte perché la tecnologia esistente è stata integrata nei sistemi SHM. Un esempio calzante è dato dal lavoro svolto nell’ambito del progetto SCOPE (Self-sensing curved composite panel under operational load: Methodology platform for prediction of damage event).

I ricercatori hanno sviluppato metodologie innovative basate su tecnologie di sensori attualmente disponibili. In particolare, sono stati adottati due diversi metodi per il rilevamento attivo e passivo basato sulla propagazione delle onde elastiche e sull’impedenza elettromeccanica. La propagazione di onde ultrasoniche guidate è stata suggerita per il controllo di vaste aree e per l’impedenza elettromeccanica ai fini dell’identificazione di danni locali.

Prima del progetto SCOPE, era disponibile una serie di tecnologie SHM, ma la maggior parte delle ricerche e degli esperimenti venivano effettuati su strutture semplici. I ricercatori hanno esteso le metodologie esistenti, inizialmente sviluppate per pannelli piatti compositi, ai pannelli curvi della fusoliera. Le nuove metodologie di rilevamento dei danni sono basate sul confronto tra stato attuale della struttura e struttura di riferimento senza alcun danno.

La stima accurata dei danni dovuti a impatto richiede la conoscenza di posizione e forza di impatto, così come della previsione teorica del danno. Al fine di ottenere la migliore valutazione possibile, sono stati necessari più di 100 scenari delle varie forze di impatto su posizioni differenti per l’ottenimento di meta-modelli. Una volta generati, i meta-modelli sono stati realizzati per fornire il rilevamento dei danni.

Inoltre, al fine di rilevare in modo affidabile eventuali danni prima che diventino critici, i sensori devono essere posizionati in modo preciso sul pannello. I ricercatori hanno adottato un approccio innovativo, basato sulla massima area di copertura, allo scopo di trovare la disposizione ottimale del sensore e minimizzare i punti ciechi. In questo processo, il numero di sensori può rimanere basso in relazione alla ricerca della più elevata probabilità di rilevamento dei danni.

Le metodologie SCOPE sono state convalidate con dati numerici e misurazioni sperimentali raccolte su tagliandi di verifica, pannelli curvi della fusoliera e pannelli per correntino alare. I risultati hanno offerto un punto di partenza per ulteriori test. È stato svolto il primo passo verso l’applicazione delle metodologie sviluppate su parti di aeromobili a grandezza naturale in condizioni di carico reale.

Informazioni correlate

Keywords

Aeromobile, monitoraggio strutturale, SCOPE, carico operativo, impedenza elettromeccanica, pannelli compositi