Monitoraggio di componenti strutturali aeronautici con sensori in fibra ottica

The Structural Health Monitoring is a continuous evolving research field. In the Aerospace field, first and foremost, monitoring the health of a structure is essential to prevent failure. Thanks to the European Research Project SARISTU, we have been able to study and analyze new monitoring tecniques using optical fiber and sensors, like Bragg gartings. Due to their small cross size section, these sensors prove to be reliable and capable of limiting embedding issues in the host material. The aim of this work is to prove the FBG sensors capability to detect defectiveness. The object of the study is a composite spar made of carbon-epoxy, manufactured at the Composite Laboratory of the Department of Aerospace Science and Technologies and sensorized with FBGs. After experimental tests, the strain field applied over the optical fiber is analized in order to prove the FBG sensors capability to detect delaminations. Furthermore, the work presents new issues of algorithms used to solve the so called Inverse Problem. During the test data reduction these algotithms are exploited to transduce the optical light spectrum, reflected from the sensors, into deformation over the longitudinal fiber axis.

Il monitoraggio strutturale è un campo in continua e rapida evoluzione. Controllare lo stato di salute reale di una struttura è fondamentale al fine di prevedere eventuali cedimenti. In ambito aeronautico, grazie al progetto di ricerca europeo SARISTU, è stato possibile indagare tecniche di monitoraggio strutturale tramite sensori ottici a reticolo di Bragg. Tali sensori risultano affidabili e, grazie alle limitate dimensioni, possono essere inglobate facilmente nei materiali ospiti limitando l'intrusività. Il progetto di tesi presentato pone come obiettivo principale la dimostrazione delle reali capacità dei sensori FBG nel rilevare eventuali delaminazioni attraverso la ricostruzione della deformazione longitudinale applicata sulla fibra ottica. Il lavoro ha portato alla realizzazione di un longherone in composito carbonio-epossidica, presso il laboratorio compositi del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, utilizzato come dimostratore durante la prova sperimentale finale, progettando e mettendo a punto tecnologie che permettessero di ottenere un manufatto soddisfacente. Inoltre si presenteranno gli sviluppi apportati agli algoritmi implementati per la risoluzione del Problema Inverso, i quali saranno utilizzati durante le analisi dei dati al fine di trasdurre lo spettro luminoso acquisito, riflesso dal sensore, in deformazione applicata sulla zona sensibile.