Monitoraggio delle delaminazioni in travi in composito : analisi di fattibilità e studi numerici

The continuous use of composite materials by the aeronautical industry, has led to the development of system which are able to monitoring the health state of a structure. The field of research concerning the Structural Health Monitoring, is focused on the use of embedded sensors and actuators directly incorporated within the structure: attention is has been focused on Fiber Bragg Grating sensors, which are particularly suitable for these purpose. In this thesis, a numerical activity has been developed to integrate monitoring techniques in primary structural components. In the first part of the activity it is presented the project of a demonstrator for monitoring the applied loads. The work consist in the project of structural parts for a C spar, supported by finite element analyses to validate the assumption made. In the second phase is instead presented a demonstrator in which are embedded FBG sensor, able to detect the presence of artificial damage (delamination), through the study of strain distribution (obtained from finite element analyses) and the definition of appropriate damage indices.

Il continuo utilizzo dei materiali compositi da parte dell'industria aeronautica, ha portato allo sviluppo di sistemi in grado di monitorare lo stato di salute di una struttura. Il campo di ricerca riguardante il Monitoraggio strutturale, si sta focalizzato sull'utilizzo di sensori ed attuatori direttamente inglobati all'interno della struttura: in particolare l'attenzione si è rivolta sui sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg, che risultano particolarmente adatti per questi scopi. In questa tesi è stata sviluppata un'attività numerica per l'integrazione di tecniche di monitoraggio all'interno di componenti strutturali primari. Nella prima fase dell'attività è presentato il progetto di un dimostratore per il monitoraggio dei carichi applicati. Il lavoro consiste nella progettazione delle parti strutturali e di supporto di un longherone, affiancate da diverse analisi ad elementi finiti per la validazione delle ipotesi fatte. Nella seconda fase viene invece presentato un dimostratore, al cui interno saranno inglobati dei sensori FBG, in grado di rilevare la presenza di danneggiamenti artificiali (delaminazioni), tramite lo studio della distribuzione di deformazione (ottenute da analisi agli elementi finiti) e la definizione di opportuni indici di danno.