Resultados de Análisis Numérico de los Efectos del Daño por Desprendimiento para una Aplicación de Sistema de Monitoreo de Salud Estructural en una Viga Compuesta Típica
Autores: Diodati, Gianluca; Sorrentino, Assunta; Pellone, Lorenzo; Concilio, Antonio; Ciminello, Monica; Apuleo, Gianvito; Shoham, Shay; Kressel, Iddo; Bardenstein, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Resultados de Análisis Numérico de los Efectos del Daño por Desprendimiento para una Aplicación de Sistema de Monitoreo de Salud Estructural en una Viga Compuesta Típica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Polímero reforzado con fibra de carbono
Sistema de monitoreo de salud estructural
Adquisiciones de deformación
Fibra óptica
Análisis de daños
Campo aeronáutico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
En el campo aeronáutico, el análisis del daño que ocurre en una estructura de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) es un punto crucial para mejorar aún más su capacidad y rendimiento. En el estado actual de la técnica, de hecho, muchos problemas están relacionados con el proceso de certificación más que con aspectos tecnológicos. Para mayor claridad, se debe agregar que las regulaciones exigen soluciones tecnológicas que son invasivas (en términos de peso y costos de fabricación) o que explotan tecnologías que no están completamente maduras. Así, la verdad está entre las afirmaciones anteriores. Una de las posibles soluciones para eludir este problema es la evaluación de un sistema de monitoreo de salud estructural (SHM) que sea lo suficientemente confiable como para proporcionar una representación del estado completo de la estructura, automáticamente, quizás en tiempo real, con una intervención mínima de técnicos especializados, y que pueda generar una alerta para un mantenimiento seguro siempre que sea necesario. Entre los diferentes sistemas que se han propuesto en la literatura científica y tecnológica, los sistemas SHM basados en adquisiciones de deformación parecen muy prometedores: deducen la presencia de fallas analizando las variaciones de la respuesta íntima de la estructura. En este contexto, el SHM utilizando fibra óptica, respaldado por un algoritmo dedicado, parece ser capaz de traducir los efectos del daño leyendo el campo de deformación. Esto significa que es necesario tener una comprensión completa de los efectos de las fallas en términos de variación de deformación para formular mejor una estrategia destinada a resaltar estas distorsiones. Cabe destacar que cada tipo de daño es distinto; las imperfecciones de la línea de unión son aquí el objetivo, ya que la calidad de esta última es de suma importancia para garantizar el correcto comportamiento de la estructura mencionada. Este trabajo se centra en una profunda investigación sobre las peculiaridades del campo de deformación que surgen después de la imposición de irregularidades en la región adhesiva. El objetivo es explorar la dimensión del daño frente a su efecto en el mapa de deformación, especialmente cuando la unión conecta diferentes partes de una viga compuesta compleja. Mediante el método de elementos finitos aplicado a una viga aeronáutica típica, se realizó una simulación numérica paramétrica con el fin de establecer la influencia de una dimensión de despegue en un mapa de deformación de referencia. Este trabajo proporciona evidencia de que estos efectos en la falla de deformación disminuyen la distancia misma del daño. El conocimiento de estos efectos puede ser muy útil durante el diseño de una fase preliminar de un sistema SHM para elegir el sensor más adecuado en términos de error de sensibilidad de lectura, el número a utilizar y su ubicación.
Descripción
En el campo aeronáutico, el análisis del daño que ocurre en una estructura de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) es un punto crucial para mejorar aún más su capacidad y rendimiento. En el estado actual de la técnica, de hecho, muchos problemas están relacionados con el proceso de certificación más que con aspectos tecnológicos. Para mayor claridad, se debe agregar que las regulaciones exigen soluciones tecnológicas que son invasivas (en términos de peso y costos de fabricación) o que explotan tecnologías que no están completamente maduras. Así, la verdad está entre las afirmaciones anteriores. Una de las posibles soluciones para eludir este problema es la evaluación de un sistema de monitoreo de salud estructural (SHM) que sea lo suficientemente confiable como para proporcionar una representación del estado completo de la estructura, automáticamente, quizás en tiempo real, con una intervención mínima de técnicos especializados, y que pueda generar una alerta para un mantenimiento seguro siempre que sea necesario. Entre los diferentes sistemas que se han propuesto en la literatura científica y tecnológica, los sistemas SHM basados en adquisiciones de deformación parecen muy prometedores: deducen la presencia de fallas analizando las variaciones de la respuesta íntima de la estructura. En este contexto, el SHM utilizando fibra óptica, respaldado por un algoritmo dedicado, parece ser capaz de traducir los efectos del daño leyendo el campo de deformación. Esto significa que es necesario tener una comprensión completa de los efectos de las fallas en términos de variación de deformación para formular mejor una estrategia destinada a resaltar estas distorsiones. Cabe destacar que cada tipo de daño es distinto; las imperfecciones de la línea de unión son aquí el objetivo, ya que la calidad de esta última es de suma importancia para garantizar el correcto comportamiento de la estructura mencionada. Este trabajo se centra en una profunda investigación sobre las peculiaridades del campo de deformación que surgen después de la imposición de irregularidades en la región adhesiva. El objetivo es explorar la dimensión del daño frente a su efecto en el mapa de deformación, especialmente cuando la unión conecta diferentes partes de una viga compuesta compleja. Mediante el método de elementos finitos aplicado a una viga aeronáutica típica, se realizó una simulación numérica paramétrica con el fin de establecer la influencia de una dimensión de despegue en un mapa de deformación de referencia. Este trabajo proporciona evidencia de que estos efectos en la falla de deformación disminuyen la distancia misma del daño. El conocimiento de estos efectos puede ser muy útil durante el diseño de una fase preliminar de un sistema SHM para elegir el sensor más adecuado en términos de error de sensibilidad de lectura, el número a utilizar y su ubicación.