CARATTERIZZAZIONE ULTRASONICA DI MATERIALI COMPOSITI MULTISTRATO: PARAMETRI MECCANICI E IDENTIFICAZIONE NON-LINEARE DEL DANNO.

I materiali compositi sono adoperati in diversi settori tecnologicamente avanzati dell’ingegneria aerospaziale, automobilistica, meccanica e civile. Il loro notevole rapporto resistenza-peso e rigidezza-peso, unito alla possibilità di progettarne specifiche caratteristiche, li ha resi desiderabili in numerose applicazioni critiche. Questi materiali, però, sono intrinsecamente soggetti a difetti di fabbricazione (inadeguata maturazione della resina, bagnatura incompleta delle fibre, delaminazione degli strati, etc.) e variabili produttive che ne influenzano le modalità di rottura e che possono originare danni critici durante l'utilizzo. L’uso di tecniche non-distruttive (NDE) è l’approccio preferibile per investigare questi materiali. In questo settore, l’impiego di Onde Ultrasoniche Guidate è uno dei metodi più promettenti grazie alla loro grande capacità di propagazione ed elevata sensibilità. Nella presente tesi sono affrontati due dei problemi principali relativi alla caratterizzazione ultrasonica dei materiali compositi multistrato. Nella prima parte è proposta una procedura di inversione multi-obiettivo per determinare il Tensore Elastico del materiale composito usando le curve di dispersione della velocità di fase e le curve di ritardo della velocità di gruppo ottenute dalla propagazione di onde di Lamb 3D nel mezzo. Le componenti fuori-piano e in-piano della velocità sulla superficie del campione sono misurate tramite un LDV. Per il modello diretto, è stato scelto il metodo Semi-Analitico agli Elementi Finiti (SAFE) e inserito nell’algoritmo di inversione. Tramite un algoritmo genetico multi-obiettivo viene simultaneamente ridotta la differenza tra i valori analitici e sperimentali. Definita la frontiera di Pareto, si considera il suo valore medio. Nella seconda parte, tramite un modello a elementi finiti, viene simulata la propagazione di un’onda ultrasonica guidata in un materiale composito contenente una delaminazione. Detto N sforzo normale e a la metà dello spostamento normale totale tra le due parti imperturbate del corpo, si considera una dipendenza quadratica del tipo N(a)=C^2a^2 in caso di contatto. Conseguentemente, è stata valutata l’influenza del parametro di contatto non-lineare C nella generazione di non-linearità acustiche da contatto, come Higher Harmonics e Sub-Harmonics. Gli spettri di risposta ottenuti sono espressi direttamente in funzione del valore della costante C adottato.