Issue 11

A. Pantano et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 11 (2009) 49-63 ; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.11.05 57 Il grafico in Fig. 8a mostra il segnale acquisito dal sensore piezoelettrico posizionato sul fungo della rotaia. La Fig. 8b presenta gli spostamenti normali alla superficie misurati tramite l’approccio numerico nello stesso punto. Esaminando il tempo di arrivo delle diverse onde mostrate nell e Fig. 8a e b, si vede che la prima onda corrisponde al tempo teorico di arrivo dell’onda longitudinale, C 1 , che propaga direttamente dalla sorgente al ricevitore. La distanza dalla sorgente laser al ricevitore è circa 43 mm; il tempo di arrivo teorico, che corrisponde sia al valore numerico che sperimentale, è t 1 =43/5.99=7.2  s. Il tempo di arrivo teorico per l’onda di taglio che viaggia direttamente dalla sorgente al ricevitore, C 2 , deve essere t 2 =43/3.2=13.4  s, sapendo che la velocità dell’onda di taglio nell’acciaio è 3.2 mm  s -1 . Infine l’onda di Rayleigh, C R , che si propaga lungo la superficie della rotaia per una distanza di circa 53.5 mm ad una velocità di 2.97 mm  s -1 , arriva al ricevitore dopo circa 18  s. La propagazione dell’onda di Rayleigh può essere vista chiaramente nella simulazione numerica; qui non è mostrata per brevità. Esperimenti e simulazioni mostrano risultati molto simili, provando l’efficienza del metodo nel simulare la generazione degli ultrasuoni con il laser, per frequenze nel range dei MHz. a) b) Figura 8 : a) Tensione elettrica, proporzionale agli spostamenti superficiali, in funzione del tempo per il trasduttore posizionato sopra il fungo; b) spostamenti normali alla superficie misurati con l’approccio numerico nello stesso punto. Test del fungo con difetti Il terzo setup sperimentale è mostrato in Fig. 9a. La configurazione è analoga al caso precedente ma in questo caso il fungo della rotaia ha un difetto noto come spaccatura verticale (VSH), mostrato in Fig. 10. Questo difetto si estende verticalmente nel fungo ma propaga nella direzione longitudinale della rotaia. a) b) Figura 9 : a) Schema del setup sperimentale e b) modello agli elementi finiti della rotaia con difetto nel fungo. Nella simulazione numerica il modello della rotaia è fatto in modo da riprodurre perfettamente la configurazione sperimentale, ma la geometria della spaccatura verticale nel fungo non è nota. Cosi nel modello agli elementi finiti è stato introdotto un difetto che riproduce approssimativamente il difetto visibile nella sezione finale della rotaia, anche se tale sezione è distante dal punto in cui il laser colpisce la rotaia. Non conoscendo la geometria esatta del difetto e la posizione nel fungo non ci si aspetta una perfetta corrispondenza tra i risultati numerici e sperimentali. Viene quindi studiato come