CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi.

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1 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 1 Si basa sul principio che un componente stressato in maniera opportuna emette onde ultrasonore ad elevata frequenza ( > 80 KHz). CND: Indagine con metodo dell’Emissione Acustica (AE) Le onde sonore raccolte con opportune strumentazioni contengono informazioni differenti che dipendono dai fenomeni che stanno avvenendo nel componente. Samples Emission source AE sensor L’emissione acustica è l’insieme delle onde ad altissima frequenza generate dal rapido rilascio di energia di deformazione quando nel materiale si verifica un evento: nascita, propagazione di un difetto, deformazione plastica.

2 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 2 CND: Indagine con metodo dell’Emissione Acustica (AE) Rumore di fondo Segnale di EA

3 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 3 AE: Caratteristiche del segnale  Evento acustico (Hit)  Tempo di durata di un evento (Duration)  Energia corrispondente ad un evento (Energy)  Ampiezza massima del segnale in un evento (Amplitude)  Numero passaggi per il threshold in un evento (Counts)  Tempo necessario per raggiungere l’ampiezza massima (Rise time)  Soglia di acquisizione (Threshold)

4 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 4  10 Msamples/s 16-bit ADC per canale (8 canali).  Ingressi single ended e differenziali per sonde e/o preamplificatori.  2 filtri passa alto, 54 dB/octave, selezionabili da software.  Buffer temporaneo di acquisizione di grosse dimensioni (più di 400.000 eventi).  Potenza di calcolo del DSP-power: 50 millioni di operazioni a 32-bit virgola per secondo.  4 ingressi parametrici (16-bit ADC 100 Ksample/s) per acquisizioni di carichi, temperature, etc.., max voltaggio a ±10 V o ±1 V regolabile su singolo canale.  Sistema di calibrazione sonde. CARATTERISTICHE SISTEMA AE “WALLEN AMSY 4”

5 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 5  Fattore di amplificazione programmabile da PC (34, 37, 40, 43, 46, or 49 dB).  Banda passante 20-2000 KHz  Connessioni per sensori single ended (BNC) o differenziali (BNO).  Differenti moduli filtro.  Possibilità di calibrazione dei sensori. ACCESSORI SISTEMA AE “WALLEN AMSY 4”

6 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 6 Migliore sovrapposizione delle curve fin poco prima della massima sollecitazione Prima rottura Buona sovrapposizione fino alla prima rottura Tre zone  Prima zona → bassa pendenza  Seconda zona → sostanziale incremento della pendenza  Terza zona → repentino aumento della pendenza AE: Applicazione su GFRP

7 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 7 La qualità dell’emissione varia in funzione del carico Intervallo tra 40%-80% del carico di prima rottura segnali di maggior ampiezza e a maggior valore energetico AE: Applicazione su GFRP

8 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 8 Stazione di prova Preamplificatori PC gestione macchina ed acq. Dati prova Analizzatore digitale (PC)Archivio dati digitali pressione Tubo provetta Sorgente emissione Software di analisi 1 2 IL SISTEMA DI PROVA E QUALIFICAZIONE

9 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 9 Samples Distance: x = (t·c-  t·c)/2 Emission source Sensore AE AE: Location (individuazione del punto di inizio del danno)  t ·c xx t ·c

10 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 10 Vantaggi Per pezzi sotto carico Informazioni in tempo reale Difetti rilevabili almeno di un ordine di grandezza più piccoli rispetto ad altre tecniche Quando il danno raggiunge la sua dimensione critica, i parametri di EA aumentano considerevolmente avvertendo della vicina rottura catastrofica

11 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 11 Applicazioni comuni Recipienti in pressione nei reattori nucleari Rotture per fatica di strutture aeronautiche Serbatoi contenenti fluidi in pressione

12 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 12 Metodi Termici Termografia Si basa sull'acquisizione di immagini nell'infrarosso. Termografia: visualizzazione bidimensionale della misura di irraggiamento. Le termocamere rilevano le radiazioni nel campo dell'infrarosso dello spettro elettromagnetico e compiono misure correlate con l'emissione di queste radiazioni. Questo strumento è in grado di rilevare le T dei corpi analizzati attraverso la misurazione dell’intensità di radiazione infrarossa emessa dal corpo in esame. Tutti gli oggetti ad una T superiore allo zero assoluto emettono radiazioni nell'infrarosso. La termografia permette di visualizzare valori assoluti e variazioni di temperatura degli oggetti, indipendentemente dalla loro illuminazione nel campo del visibile. La quantità di radiazioni emessa aumenta proporzionalmente alla quarta potenza della temperatura assoluta di un oggetto.

13 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 13 Metodi Termici Termografia

14 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 14 Correlazione tra irraggiamento e temperatura: Legge di Stefan-Boltzmann q =  T^4 σ : costante di Stefan-Boltzmann (5,6703× 10−8 W·m−2·K−4) ε: emissività della superficie emittente (variabile tra i limiti teorici 0 e 1) T : temperatura assoluta della superficie La termografia permette l’individuazione di anomalie nell'emissione dell'energia e quindi, a parità di emissività, di anomalie termiche. Applicazioni: siderurgia, edilizia, veterinaria, industria chimica, beni culturali, aeronautica, automotive, protezione dell'ambiente. Termografia

15 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 15 Permette la lettura delle radiazioni emesse nella banda dell'infrarosso da corpi sottoposti a sollecitazione termica. L'energia radiante è funzione della T superficiale dei materiali. La T superficiale è condizionata dalla conducibilità termica e dal calore specifico.conducibilità termicacalore specifico Conducibilità termica e dal calore specifico: esprimono in termini quantitativi l'attitudine dal materiale a trasmettere il calore o a trattenerlo. Un materiale con valori alti di conducibilità si riscalderà velocemente ed altrettanto velocemente si raffredderà.onducibilità termicacalore specifico Per effetto dei differenti valori di questi parametri, specifici per ciascun materiale, i diversi componenti di un manufatto assumono differenti T sotto l'azione di sollecitazioni termiche. Tale caratteristica è sfruttata dalla termografia per visualizzare i differenti comportamenti termici dei materiali. Termografia

16 CND: Emissione Acustica Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione 16 Influenza delle condizioni ambientali e climatiche Regole generali per ottenere risultati corretti: operare in assenza di irraggiamento solare, meglio se dopo il tramonto quando la struttura da analizzare è in fase di raffreddamento, in assenza di pioggia e di vento.irraggiamento La temperatura, l'umidità e la velocità del vento influenzano la qualità dei risultati, in quanto essi modificano le modalità con cui avviene lo scambio termico tra materiali e l'ambiente circostante. Tenere in considerazione la presenza di sorgenti calde, quali tubazioni non coibentate o elementi scaldanti, che possono influenzare la distribuzione di temperatura sui componenti l'involucro, e i riflessi provenienti da altre superfici che potrebbero essere scambiati per difetti della struttura.