Comparison of Structural Health Monitoring techniques for damage identification on DCB specimens

Nowadays the use of damage identification technology is increasing due to the relevance of safety and reliability of the structures. There are several Structural Health Monitoring (SHM) techniques in the market which are wisely chosen according to the application and conditions of use of the different devices. The aim of this study is to compare three different SHM alternatives by performing experimental tests which involves the application of static and fatigue loads on Double Cantilever Beam (DCB) specimens. The three techniques are the monitoring of strains behavior using optical sensors technology (FBGs and LUNA); electrical resistance fluctuations during the crack propagation, considering the application of Carbon Nanotubes (CNTs) on the adhesive layer and exploiting the great electrical conductivity these present; and finally, the crack length monitoring by means of visual inspection (Dino-Lite) and the use of Digital Image Correlation (DIC). The results suggest that the addition of CNTs on the adhesive layer and their self- sensing properties are a suitable and tool for damage identification, due to the fact that the other two technologies are limited by means of location or robustness of the equipment needed.

Negli ultimi tempi l’uso della tecnologia di identificazione del danno sta aumentando a causa dell’importanza della sicurezza e dell’affidabilità delle strutture. Sul mercato ci sono molte tecniche di monitoraggio della salute strutturale, queste vengono scelte in base all’applicazione e alle condizioni d’uso dei diversi dispositivi. L’obbiettivo di questo studio è quello di confrontare tre diversi metodi di monitoraggio della salute strutturale (SHM) performando test sperimentali che includono l’applicazione di carichi statici e carichi di fatica su provini tramite una trave a due sbalzi (DCB). Le tre tecniche sono: il monitoraggio del comportamento per sollecitazione utilizzando una tecnologia a sensori ottici (FBGs e LUNA); la variazione della resistenza elettrica durante la propagazione della rottura considerando l’applicazione di nanotubi di carbonio (CNTs) su uno strato adesivo sfruttando la conducibilità elettrica presente; ed infine il monitoraggio della lunghezza di rottura attraverso ispezione visiva (Dino-Lite) e l’uso della correlazione di immagine digitale (DIC). I risultati, dopo un’attenta indagine, suggeriscono che l’aggiunta di CNTs sullo strato adesivo e le loro proprietà di auto-rilevamento sono uno strumento adatto per l’identificazione del danno, mentre le altre due tecnologie sono limitate per quanto riguarda la localizzazione o la robustezza dell’equipaggiamento necessario.