Metodologías avanzadas para predicción de daño y estimación de vida en

2024

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Giner Maravilla Eugenio

En relación con la parte composite de componentes híbridos metal/CFRP para aplicaciones aeronáuticas, el Subproyecto 2 se centra en la aplicación de modelos avanzados basados en termografía infrarroja (IRT) para la predicción de la vida a fatiga, el desarrollo de herramientas de IA para la detección de daños mediante el reconocimiento de patrones en imágenes IRT, y la aplicación de modelos numéricos basados en phase-field para predecir el inicio y propagación de grietas. Para la predicción de la vida a fatiga, se analizará la influencia de defectos en los laminados de CFRP mediante termografía. Se utilizarán modelos de respuesta térmica para estimar la vida a fatiga remanente y el límite de fatiga del compuesto de una forma mucho más eficiente que la tradicional, basada en curvas S-N. En paralelo, se desarrollarán dos tipos de modelos de aprendizaje automático utilizando imágenes IRT capturadas durante los ensayos de fatiga por bloques. En particular, modelos de aprendizaje profundo basados en redes neuronales convolucionales (CNN): (1) un modelo de regresión para predecir la vida a fatiga restante (RFL) y (2) un modelo de clasificación para evaluar la severidad del daño en el componente. El primer modelo se entrenará con imágenes IRT de los transitorios debidos al proceso de self-heating, etiquetadas con el número de ciclos que ha soportado el espécimen. El segundo modelo se entrenará con imágenes IRT del proceso de enfriamiento tras un calentamiento externo durante las interrupciones del ensayo y se etiquetará con el número de ciclos hasta la rotura del espécimen. Para la predicción del inicio y propagación de grietas en laminados CFRP, se aplicará el modelo phase-field (PFM). Se implementarán subrutinas de usuario de código abierto para Abaqus desarrolladas para materiales isótropos y se extenderán a materiales ortótropos, como las capas en laminados de CFRP. Esto requerirá la adaptación de las ecuaciones constitutivas al comportamiento mecánico ortótropo, la adaptación de las descomposiciones de la densidad de energía de deformación y la implementación de estrategias de anisotropía. Además, se aplicarán simultáneamente tanto los modelos PFM como los de zona cohesiva (CZM) para analizar defectos controlados introducidos deliberadamente, incluidas las ondulaciones fuera del plano, los defectos de taladrado y las delaminaciones, con el fin de evaluar la capacidad de predecir el inicio y la propagación de grietas de los modelos numéricos en presencia de estos defectos. Finalmente, las probetas defectuosas de one way assembly (OWA) generadas por el Subproyecto 1 serán analizadas bajo las metodologías anteriores con el fin de evaluar la eficacia a la hora de capturar el comportamiento del material con defectos similares a los encontrados en la industria.