Medición cuantitativa de la tensión biaxial utilizando análisis de tiempo de vuelo basado en ondas LCR ultrasónicas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Las pruebas no destructivas.
• Mecánica de los Sólidos Mecánica de los Sólidos

Sus antecedentes:

• La medición de la tensión ultrasónica se establece para cargas uniaxiales.
• Falta una validación sistemática bajo estados de estrés biaxial.
• La evaluación precisa de las tensiones es crucial para la integridad de la estructura de ingeniería.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un método ultrasónico para la medición de la tensión biaxial.
• Para establecer un dispositivo reproducible-algoritmo-conducto de datos para el análisis de estrés.
• Para evaluar la precisión de la medición de la tensión por ultrasonidos bajo cargas complejas en el avión.

Principales métodos:

• Desarrollo de una plataforma de carga biaxial de grado de ingeniería.
• Utilizó una sonda LCR integrada tridireccional para la adquisición simultánea de tiempo de vuelo en tres direcciones.
• Coeficientes de esfuerzo calibrados utilizando pruebas uniaxiales de acero X70 y acoustoelasticidad de Murnaghan para la reconstrucción biaxial.

Principales resultados:

• Se construyó una matriz de tensión en el plano de 36 estados (0-250 MPa).
• Los errores absolutos medios alcanzados (MAE) de ~7-8 MPa (~3% FS) y los errores de raíz media cuadrada (RMSE) de ~9 MPa (3.5-3.7% FS).
• El error máximo absoluto se mantuvo dentro de ~15 MPa (≤6% FS) en todo el rango de esfuerzo.

Conclusiones:

• El sistema desarrollado proporciona evidencia cuantitativa para mediciones de esfuerzo basadas en LCR ultrasónico bajo cargas complejas en el plano.
• La tubería validada permite una cuantificación precisa del estrés, crucial para el monitoreo de la salud estructural.
• Esta investigación avanza en las técnicas de evaluación no destructiva para estructuras de ingeniería.