Investigación de materiales no destructiva y sin contacto

El material adecuado en el lugar adecuado es crucial para la calidad, la durabilidad y el peso de un producto final y, en última instancia, para su éxito. En todo el mundo, los vibrómetros láser Doppler de Optomet están realizando importantes contribuciones a la búsqueda sistemática de nuevos conocimientos en el campo de la investigación de materiales. Ya se trate de la determinación de parámetros de materiales o de ensayos no destructivos/inspecciones no destructivas (NDT o NDI), los métodos de medición sin contacto son de especial importancia en este ámbito, ya que no influyen en las características del material y, en comparación con los métodos de medición basados en el contacto, como los que utilizan un acelerómetro, permiten realizar ensayos de materiales sin alteraciones.

Ensayos no destructivos de materiales (END)

Los materiales compuestos reforzados con fibra son cada vez más importantes en la fabricación de componentes para reducir el peso y lograr una elevada rigidez específica. Ejemplos de ello son la fabricación de alas de aviones en la aviación o de piezas de carrocería de automóviles en la industria automovilística. La delaminación o las grietas deben localizarse a tiempo durante la producción o durante las comprobaciones de mantenimiento para evitar la fatiga prematura del material. Cuando las placas de material compuesto de fibras de pared delgada se excitan a alta frecuencia, por ejemplo mediante elementos piezoeléctricos, se generan, entre otras cosas, ondas de Lamb (ondas superficiales de onda corta). Éstas interactúan con las imperfecciones del material, provocando inhomogeneidades en la propagación de las ondas o resonancias locales (resonancia de defecto local - LDR).

Los vibrómetros láser Doppler de la serie Optomet Scan pueden detectar la propagación en fase de las ondas en cada punto de medición de la superficie del material y visualizar así defectos del material que no son visibles a simple vista. El generador de señales interno puede crear cualquier forma de señal que pueda utilizarse para excitar los componentes, como pulsos o barridos de frecuencia. El software OptoSCAN se utiliza para llevar a cabo todo el proceso de medición, desde la configuración de los canales de medición y la definición de los puntos de medición hasta la visualización y el análisis de los datos de medición en los dominios de la frecuencia y el tiempo. Con ayuda de la función de exportación, los datos pueden exportarse en formatos estándar, como UFF, HDF5 y mat-files (MATLAB), y procesarse posteriormente.

Ejemplo práctico

Con el vibrómetro de barrido Optomet se detectan los defectos introducidos en la parte posterior de una placa de CFRP. El generador de señales interno produce un impulso de onda cuadrada para excitar un actuador piezoeléctrico fijado a la placa de CFRP. Las ondas que se propagan desde el elemento piezoeléctrico (parte inferior central) interactúan con los dos defectos, haciéndolos visibles en los dominios del tiempo y la frecuencia debido a amplitudes localmente mayores (resonancias locales de los defectos).

Barra Hopkinson partida (SHPB)

El ensayo de barra Hopkinson partida es un método de ensayo de materiales utilizado para determinar las propiedades de los materiales en condiciones dinámicas. La probeta de ensayo (por ejemplo, un cilindro de hormigón o un material compuesto) se coloca entre dos barras, la barra incidente y la barra de transmisión. Un percutor acelerado golpea la barra incidente y provoca un impulso de impacto. La onda resultante atraviesa la primera barra y luego golpea la muestra de material, que también es atravesada por la onda, que a su vez la transmite a la segunda barra (barra de transmisión).

Los vibrómetros láser Doppler (LDV) de Optomet son la herramienta de medición perfecta para medir el curso temporal de estos impulsos de choque altamente dinámicos, gracias a su elevada frecuencia de muestreo de 160 MSmuestras/s y a un rango dinámico de más de 220 dB.

Barra Hopkinson partida (SHPB)

Identificación de resonancias de defectos locales en una placa de CFRP