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Global in flight health monitoring platform for composite aerostructures based on advanced VIBRATION based methods

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Una piattaforma avanzata offre informazioni sulla posizione e gravità delle anomalie in volo

Un’iniziativa dell’UE ha supportato lo sviluppo di una nuova piattaforma per il monitoraggio strutturale in volo basato sulle vibrazioni addestrata a localizzare le anomalie mediante la modellazione anziché l’esperienza reale.

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Il monitoraggio delle condizioni strutturali (structural health monitoring, SHM) in volo delle aerostrutture composite può essere un compito complesso che richiede molti tipi di sensori. Il comportamento vibrazionale è una buona caratteristica globale che offre la possibilità di ridurre notevolmente il numero di sensori. Tuttavia, l’applicazione pratica di strategie SHM basate sulle vibrazioni richiede molte sessioni di formazione nel mondo reale per avere successo nella individuazione, identificazione e localizzazione dei guasti. Il progetto VIBRATION, finanziato dall’UE, ha sostituito la maggior parte dei test nel mondo reale con una formazione simulata per ottenere notevoli risparmi in termini di tempo e costi. I partner del progetto hanno sviluppato una piattaforma SHM in loco che è in grado di stimare la possibilità di danno a una struttura composita durante il volo in base a cambiamenti nelle sue caratteristiche vibrazionali. Per ottenere questo risultato, essi hanno prima fabbricato 40 aste composite su piccola scala. La loro risposta vibrazionale è stata studiata per fissare un riferimento per lo stato integro della struttura. I test hanno aiutato a mostrare tutta la variabilità derivante da materiali, processi di fabbricazione e lavorazione successiva al processo. Alcune delle aste su piccola scala sono state in seguito danneggiate in punti specifici e in condizioni particolari. Anche queste aste sono state analizzate per quanto riguarda la loro risposta vibrazionale e sono state poi confrontate con quelle in condizioni integre. L’elevata variabilità delle risposte ha portato allo sviluppo di strumenti di analisi matematica dedicati per distinguere le parti danneggiate da quelle integre con una probabilità molto alta. I ricercatori hanno ideato una metodologia di individuazione dei danni per garantire che la probabilità di individuazione di un falso positivo sia quasi zero. Essi hanno effettuato la modellazione numerica sulla struttura per ampliare il numero di esperimenti visivi sull’asta e migliorare la precisione della previsione dei danni. La valutazione delle prestazioni nell’individuazione dei danni misura la probabilità di un danno alla struttura di un’asta composita e indica la soglia tra una parte integra e una danneggiata. La piattaforma SHM in volo per compositi aerospaziali basata sui segnali vibrazionali dovrebbe ridurre la complessità delle reti di sensori e migliorare la sicurezza di passeggeri ed equipaggio. Essa inoltre ridurrà significativamente il tempo e il costo delle ispezioni e della manutenzione, promuovendo pertanto la posizione competitiva dell’industria aerospaziale.

Parole chiave

Monitoraggio condizioni strutturali, aerostrutture, comportamento vibrazionale, VIBRATION, individuazione danni

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