Sviluppo di un sistema di monitoraggio in fibra ottica per strutture aeronautiche in composito

Structural health monitoring (SHM) systems can prevent structural failure of safety-critical structures such as aircraft, bridges and everywhere a safety factor is of prime importance. A large number of sensors could be used to assess the health state of a structure, but thanks to the reduced dimension and the high sensitivity, fiber optics is the ideal solution for the development of a system such as this. This thesis is focused on a protection system for the fiber optics that would allow this element to bond to a structure for strain field monitorng. An important aspect of this thesis is the production of this protection element, called Quick Pack, inside of which is embedded the fiber optic and is able to avoid the signal attenuation. Another aspect that was investigated, is the development of an installation tecnique that allows to limit the integration cost of Structural Health Monitoring (SHM) systems by moving the system integration as far forward as possible in the manufacturing chain. Subsequently a material specimens was tested in a fatigue three point flexural test at high temperature to evaluate two different bond tecnique developed during the work.

Un sistema di monitoraggio strutturale (Structural health monitoring) può prevenire cedimenti strutturali in strutture critiche come velivoli, ponti, e ovunque il fattore sicurezza rappresenti una prerogativa primaria. Un gran numero di sensori possono essere utilizzati per valutare lo stato di salute di una struttura, ma grazie alle ridotte dimensioni e l’elevata sensibilità, la fibra ottica rappresenta la soluzione ideale per lo sviluppo di un sistema di questo tipo. Il lavoro si è concentrato sullo sviluppo di un sistema di protezione della fibra che permettesse a questa di essere incollata su strutture in composito monitorandone le deformazioni. Un altro importante aspetto di questo lavoro, legato al progetto SARISTU, è lo studio di tecniche di installazione che permettano una riduzione dei costi nella produzione del sistema di monitoraggio anticipando prima possibile nella catena produttiva l’installazione dei componenti. Il lavoro di tesi si è focalizzato sulla produzione di elementi chiamati Quick Pack, in cui è inglobata la fibra ottica, che garantissero una ridotta attenuazione del segnale e sullo sviluppo di sistemi di installazione di questi elementi in fase di produzione della struttura da monitorare. In seguito sono state eseguite delle prove a fatica su provini aventi due differenti tecniche di incollaggio del QP sviluppati, testandoli ad alta temperatura con una prova a fatica di flessione a tre punti.