1.
09/05/2017
“VALUTAZIONE NON DISTRUTTIVA DI DANNI DA
SERVIZIO IN STRUTTURE AERONAUTICHE IN
COMPOSITO MEDIANTE TERMOGRAFIA E
SHEAROGRAFIA”
Magg. Giovanni De Angelis
Ten. Col. Laura manduchi
Col. Manuele Bernabei
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
Relatore:
Magg. G.A.r.n. Giovanni De Angelis

2.
Contenuti
09/05/2017
• Introduzione:
✓ Motivazione & Obiettivi
✓ Approccio
• Indagini Non Distruttive :
✓ Difettologia
✓ Metodi CND di indagine
▪ Termografia infrarossa (TT);
▪ Shearografia digitale (ST)
• Applicazioni
✓ Background Sperimentale
✓ Casi studio
• Conclusioni & Lavori Futuri
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

3.
Introduzione
Obiettivi
• Background Sperimentale
▪ Standardizzazione preliminare
• Indagini CND su parti strutturali
▪ Individuazione danni di servizio
▪ Verifica dell’applicabilità dei
metodi TT e ST in campo
Approccio
09/05/2017
• Impiego metodi non a contatto
▪ Metodo Shearografico (ST)
▪ Metodo Termografico (TT)
• Esami in laboratorio
• Esami su parti non efficienti
• Impiego dei sistemi in campo
• Impiego metodi tradizionali
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

4.
Delaminazioni meccanismo
1.Pull-Out
2.Fiber-Bridging
3.Debonding
4.Fiber Breaking
5.Transverse Matrix Cracking
09/05/2017
Indagini Non distruttive
Difettologia - Delaminazioni
Meccanismo Intra-LaminaMeccanismo Inter-Lamina
Funzione dello sforzo di taglio
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5.
Indagini Non Distruttive
Difettologia - Danni da impatto
09/05/2017
Pine – Tree - Shape
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
Riduzione della rigidezza della struttura
Dissipazione dell’energia durante l’impatto
Aumentano all’aumentare degli sforzi di taglio interlaminare

6.
Integrità Honeycomb
09/05/2017
• Distacco core-skin;
• Distacco skin-skin;
• Infiltrazione acqua;
• Crashed/failed core;
• Corrosione.
Indagini Non Distruttive
Danni da impatto
Settore Aeronautico
Strutture Al/Composito
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7.
Indagini Non distruttive
Metodo termografico
09/05/2017
Termografia a stimolazione ottica (TT)
Termografia a stimolazione ultrasonora (BPT)
- Thermosonics -
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

8.
Indagini non Distruttive
Metodo Shearografico
09/05/2017
Thermal Loading Dynamic LoadingVacuum Loading
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

9.
Background sperimentale
Termografia ottica - Shearografia
09/05/2017 Compositi 4.0 – La nuova Generazione
0.1 Hz ⇒ 1.5 < z < 2 mm 0.04 Hz ⇒ 2.75 < z < 3.75 mm
d1 d4
Termografia transiente e Lock-inShearografia (ST) thermal – dynamic loading

10.
Background sperimentale
Shearografia dinamica
09/05/2017 Compositi 4.0 – La nuova Generazione
Analisi delle frequenze di vibrazione

11.
0
90°
+45
°
-45°
(1) 0.00
(2) 0.25
(3) 0.50
(4) 0.75
(5) 1.00
(6) 1.25
(7) 1.50
(8) 1.75
(9) 2.00
(10) 2.25
(11) 2.50
(12) 2.75
(13) 3.00
(14) 3.25
(15) 3.50
(16) 3.75
Background sperimentale
Thermosonics Valutazione danni da impatto
09/05/2017
BVID
(Barely Visible Impact Damage)
5 J < E < 25 J
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
1° Batch : 12 J
2° Batch : 8 J
3° Batch : 20 J
CmIMn

12.
Background sperimentale
Provini da laboratorio - Valutazione danni da impatto
09/05/2017
Estensione danno da impatto
314 <A (mm²)< 1100 mm²
Footprint del danno
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
TT: Termografia a
stimolazione ottica
BPT: Thermosonics
US: metodo ad
ultrasuoni

13.
09/05/2017
13
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
AREAbyTT,OMNISCAN,BPT/AREAby
METALSCAN
Superficie impattata
TT OMNISCAN BPTupper bound perfect match lower bound
C1IM1 C1IM2 C1IM3 C2IM1 C2IM2 C2IM4 C3IM1 C3IM2 C3IM3
Background sperimentale
Comparazione risultati
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

14.
Background sperimentale
Considerazioni
09/05/2017
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
➢ Standardizzazione preliminare in laboratorio
▪ Termografia a stimolazione ottica (TT)
▪ Thermosonics
▪ Shearografia
➢ Passaggio dalla scala di laboratorio a quella da campo.
➢ indagini su parti strutturali non efficienti degli aeromobili.
Difetto artificiale
Difetto reale

15.
Applicazioni (1)
Wing sub-assembly - identificazione danni da impatto
09/05/2017
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

16.
Applicazioni (1)
Termografia – shearografia procedura standard
Acquisizione
background
termico
Cattura
immagini
termiche
Inizio
Eccitazione
Risposta
strutturale
Fine
stimolazione
processamento
Correzione
Stimolazione N
Y OUT
Analisi risposta
strutturale ST
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17.
Applicazioni (1)
Identificazione danni da impatto
Pannello in composito
rinforzato Indagine CND
09/05/2017
200 mm
f= 6.10 KHz d= 26.5 mm z= 0.5 mm
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18.
Applicazioni (2)
Tecnologia dei materiali Inconveniente di volo
09/05/2017
Materiali CompositiRiduzione del peso Superfici Vulnerabili
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19.
Applicazioni (2)
Procedura metodo UT
09/05/2017
A
B
S
T
I
F
F
N
E
R
C
D
Fairing Assembly Composite panel
Regions of Interest (ROI) Investigated
(A): (1.7 – 2.1) mm of thickness.
(B): (3.6 – 4.0) mm of thickness.
(C) and (D): (2.6 – 4.9) mm of thickness.
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20.
09/05/2017
(a) back Wall echo in corrispondenza dello skin esterno;
(b) Back Wall echo in corrispondenza dello stiffener;
(c) & (d) Valutazione dell’estensione dell’area danneggiata per le
regioni frontale e posteriore del particolare.
W=30 mm
L=100 mm
W
L
Applicazioni (2)
Procedura metodo UT
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

21.
Applicazioni (2)
Metodo termografico
Termografia a stimolazione
ottica
Termografia a stimolazione US
- Thermosonics -
09/05/2017
Transiente/Lock-in
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
Crack
Disbond

22.
Applicazioni (2)
Metodo shearografico
Shearografia a stimolazione
dinamica
Shearografia a stimolazione
termica
09/05/2017 Compositi 4.0 – La nuova Generazione

23.
Applicazioni (3)
Velivolo AMX – Indagini CND su parti non efficienti
09/05/2017
Localizzazione dei componenti non efficienti pervenuti
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
Stabilizzatore in composito

24.
Applicazioni (3)
Velivolo AMX – Stabilizzatore orizzontale
09/05/2017 Compositi 4.0 – La nuova Generazione

25.
Applicazioni (3)
Indagine termografica – Stabilizzatore orizzontale
09/05/2017 Compositi 4.0 – La nuova Generazione

26.
Applicazioni (3)
Indagine UT – Stabilizzatore orizzontale
09/05/2017
Definizione contorni aree danneggiate
Compositi 4.0 – La nuova Generazione
• Impiego di una singola sonda dritta (20 MHz)
• Impiego di un apposito blocco di riferimento per
le calibrazioni preliminari
S2 S3
In dotazione ai Reparti di
Manutenzione A.M.

27.
Conclusioni
09/05/2017
Evidenze sperimentali Termografia e shearografia
•Rapida esecuzione delle prove;
•Metodologie non invasive e panoramiche;
•Valutazione qualitativa/quantitative delle difettologie tipiche di una struttura
in composito;
•Caratterizzazione particolari F/U per il training del personale e comparazione
con metodi classici.
Lavori Futuri e/o in corso
• Prove su parti in honeycomb in campo mediante ST (thermal e Vacuum
loading);
• Prove in campo su strutture in composito laminati ed a nido d’ape (TT);
• Preparazione procedure operative.
Compositi 4.0 – La nuova Generazione

28.
Grazie per la vostra attenzione
09/05/2017
Per altre informazioni si riportano i punti di contatto:
Magg. Giovanni DE ANGELIS giovanni.deangelis@aeronautica.difesa.it
T. Col. Laura MANDUCHI laura.manduchi@aeronautica.difesa.it
Col. Manuele BERNABEI manuele.bernabei@aeronautica.difesa.it
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