MONITORIZACION INTELIGENTE DE MATERIALES COMPUESTOS A TRAVES DE ONDAS MECANICAS Y ALGORITMOS DE PROCESADO NO LINEAL DE LA SEÑAL

2021

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Gosálbez Castillo Jorge

La solución a muchos de los nuevos retos de la sociedad requiere de la investigación y el desarrollo de nuevos materiales compuestos con excelentes propiedades frente a la corrosión, alta resistencia, buena relación peso-rigidez y alto grado de integración. En la actualidad existen una amplia variedad de ellos y con innumerables aplicaciones: desde materiales compuestos cementicios (tradicionalmente empleados en la construcción), hasta los composites técnicos más sofisticados y que se emplean, entre otras, en la industria aeronáutica y automovilística. La durabilidad de estos materiales es fundamental y depende, entre otros factores, de la elección de los materiales primarios, del proceso de fabricación, y de un correcto mantenimiento. El elevado coste y la gran limitación en el de reciclaje de estos materiales motivan el desarrollo de nuevos métodos que permitan monitorizar, evaluar y predecir la vida media de los materiales compuestos para cuantificar en mejor medida el ciclo de vida y mejorar la sostenibilidad. Los Ensayos No Destructivos (END) permiten la caracterización del estado de un material, a través de medidas indirectas, sin dañarlo ni alterar su uso posterior. En los últimos años, grandes esfuerzos científicos se vienen haciendo para avanzar en el desarrollo de nuevos END optimizados para la caracterización de materiales compuestos. Este avance requiere lidiar no solo con las complejas estructuras internas del material sino también con la diversidad de los posibles escenarios de aplicación de estos materiales en la vida real. Entre los diferentes END, destacan aquellos basados en ondas mecánicas y, particularmente, aquellos basados en la elevada sensibilidad de los términos no lineales que la respuesta elástica de los materiales genera ante la aparición de daño. La excitación y propagación de la onda a través de la estructura bajo estudio se puede originar a partir de impactos instrumentados sobre el propio material, a través de deformaciones controladas por medio de transductores ultrasónicos de contacto, sin contacto, o láser de alta potencia. Igualmente, la tecnología empleada en recepción puede ser por contacto (acelerómetros, transductores de ultrasonidos, fibra óptica) y sin contacto (transductores de ultrasonidos, láser). Sin embargo, cualquiera que sea la implementación/ tecnología empleada en la inspección no destructiva es necesario estudiar el fenómeno físico que describe la interacción material-onda y aplicar el procesado óptimo. La presente propuesta tiene como objetivo avanzar en el desarrollo de nuevos END basados en ondas mecánicas. Por un lado, con diferentes implementaciones tecnológicas que permitan la captación de las señales de una forma óptima: desde tecnologías conocidas por contacto directo, hasta sensores de fibra óptica embebidos en el propio material, pasando por tecnologías sin contacto como ultrasonidos acoplados por aire e inteferometría láser. Por otro lado, a nivel de la evolución del modelo subsayacente del ensayo de espectroscopía y del desarrollo de nuevos algoritmos de procesado de señal que sean sensibles y permitan la extracción de los parámetros mecánicos de estos materiales a partir de la señal detectada por las diferentes tecnologías planteadas. Se pretende explotar la sensbilidad de los END basados en la no linealidad de las ondas mecánicas adaptándolos a técnicas sin contacto, lo que redunda en mejorar la automatización y accesibilidad en múltiples escenarios reales.