Issue 11

A. Pantano et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 11 (2009) 49-63 ; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.11.05 55 Figura 2 : Disegno schematico del setup sperimentale. Figura 3 : Foto del provino e del sensore per le prove a direzione di ricezione variabile. La linea arancione è tracciata per rappresentare il raggio laser. Figura 4 : Ampiezza del segnale relativo all’onda longitudinale al variare dell’angolo di ricezione per diversi diametri dell’area irradiata e un'energia di 10 mJ. La curva tratteggiata interpola i massimi delle varie curve. Altre prove numeriche e sperimentali, che verranno presentate in un successivo articolo, hanno permesso di determinare che il fenomeno della regressione del massimo dell’ampiezza del segnale relativo all’onda longitudinale verso valori minori dell’angolo di ricezione è dovuto alla distribuzione gaussiana dell’energia sulla superficie d’incidenza. Tale fenomeno può essere trascurato per areole molto piccole ma non per aree circolari di diametro maggiore di 3 mm. Test del fungo senza difetti Il primo setup sperimentale è mostrato nelle Fig. 5 e 6 a) . Il fascio laser è focalizzato in un punto di 1 mm di diametro sul lato del fungo della rotaia (tipo 136 lb AREMA). Il laser ha un’energia massima di 0.75 J, con una durata dell’impulso di 6  10 -9 secondi. L’area colpita dallo sparo laser viene riscaldata dall’energia ottica che genera le onde ultrasonore per l’effetto termoelastico. Nella simulazione numerica, il modello della rotaia è stato discretizzato per essere pienamente corrispondente alla configurazione sperimentale e misurare gli spostamenti e le tensioni generati dall’onda ultrasonora. Nei test sperimentali è stato usato un trasduttore piezoelettrico, con un’area sensibile di 12.7 mm di diametro e frequenza nominale di 1 MHz , per registrare un segnale in Volt, proporzionale allo spostamento, sulla superficie del fungo della rotaia, come mostrato in Fig. 6a) . La rotaia del tipo 136 lb AREMA è in acciaio con alcune percentuali di Mn, P, S, e Si; altri elementi che generalmente vengono aggiunti per migliorare le proprietà meccaniche sono Ni, Cr, Mo, V [25] . Nello studio numerico vengono assunte le seguenti proprietà per il materiale della rotaia: densità 7800 Kg/m 3 , modulo di Young 207  10 9 Pa, coefficiente di Poisson 0.3, coefficiente di espansione termica 1.3  10 -5 K -1 , calore specifico 490 J  Kg -1  K -1 , e conduttività termica 46 W  m -1  K -1 .