Structural health monitoring strategies: damage detection in two experiments for intelligent structures

Mechanical structures are complex engineering systems that are subject to deterioration over time due to exposure to the atmosphere, water, salts, temperature changes and many other factors. Therefore, it is necessary to constantly monitor these structures in order to intervene in time and prevent them from catastrophic failure. In the following thesis, an aluminium plate and a model of an aircraft UAV wing will be analysed, using a method that has been widely used in recent years, known as Structural Health Monitoring (SHM). The aim of the first experiment is to use an SHM strategy to create a model that can identify the temperature, position, and area of hot spots on the structure based on the signals obtained from the piezoelectric sensors. While the goal of the second experiment is to use an SHM strategy to determine the optimal configuration of the number of sensors on the wing model of the UAV aircraft in order to monitor the entire structure and to determine the points of greatest fragility where defects or anomalies may arise. This project is part of a national project called Structural health monitoring multisystem based on FOS/PZT smart sensing applied to aircrafts structures, which acronym is STARGATE (PID2019-105293RB-C21) that is developed in coordination with the Universidad Politécnica de Madrid (UPM), specifically with the Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio.

Le strutture meccaniche sono sistemi ingegneristici complessi, soggetti a deterioramento nel tempo a causa dell'esposizione all'atmosfera, all'acqua, ai sali, alle variazioni di temperatura e a molti altri fattori. Pertanto, è necessario monitorare costantemente queste strutture per intervenire in tempo ed evitare che si verifichino danni catastrofici. Nella seguente tesi verranno analizzati una piastra di alluminio e un modello di ala di un aereo UAV, utilizzando un metodo molto diffuso negli ultimi anni, noto come Structural Health Monitoring (SHM). L'obiettivo del primo esperimento è quello di utilizzare una strategia SHM per creare un modello in grado di identificare la temperatura, la posizione e l'area dei punti caldi della struttura sulla base dei segnali ottenuti dai sensori piezoelettrici. Mentre l'obiettivo del secondo esperimento è quello di utilizzare una strategia SHM per determinare la configurazione ottimale del numero di sensori sul modello dell'ala di un aereo UAV, al fine di monitorare l'intera struttura e determinare i punti di maggiore fragilità in cui possono insorgere difetti o anomalie. Questo progetto fa parte di un progetto nazionale chiamato Structural health monitoring multisystem based on FOS/PZT smart sensing applied to aircrafts structures, il cui acronimo è STARGATE (PID2019-105293RB-C21), sviluppato in coordinamento con l'Universidad Politécnica de Madrid (UPM), in particolare con la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio.