Nonlinear interactions between US waves and contact interface

Gli ultimi decenni sono stati caratterizzati da un crescente interesse per le non linearità inerenti al danneggiamento (difetti) dei solidi ed alle interfacce di contatto. Di conseguenza, diversi metodi di analisi non-lineare sono stati sviluppati per l'individuazione del danno e per la caratterizzazione delle interfacce di contatto. Tuttavia, la comprensione dei meccanismi fisici relativi alle non linearità di contatto rimane limitata. In questo contesto, il lavoro di tesi è indirizzato all’ analisi dell'interazione non lineare tra un'onda ed un'interfaccia, integrando diversi meccanismi legati al contatto, al fine di proporre gli strumenti idonei ad una metodologia di analisi non-distruttiva efficiente, per la caratterizzazione delle interfacce. Lo studio dell'evoluzione della seconda armonica per caratterizzare le proprietà di difetti localizzati e più in generale delle interfacce di contatto è dunque al centro di questo lavoro. L'interazione non lineare tra un'onda longitudinale e un'interfaccia di contatto è stata qui analizzata combinando due approcci: uno basato sull’analisi di propagazione acustica, ed utilizzato per caratterizzare l’interfaccia in trazione; l'altro basato sull’analisi della vibrazione strutturale, ed utilizzato per la caratterizzazione dell’interfaccia in compressione. Il primo consiste nel modellare il contatto con una legge RCCM. Lo studio propone un'analisi dettagliata del comportamento dell'interfaccia in trazione, integrando l'adesione tra le due superfici in contatto. I parametri principali, che regolano la firma non lineare della legge RCCM, sono stati identificati, permettendo quindi una migliore comprensione della fisica alla base di questa interazione non lineare. Il secondo metodo, usato in compressione, si basa su un modello di rigidezza non lineare dell'interfaccia, in cui la rigidezza dell'interfaccia è descritta in funzione della pressione di contatto. Lo studio consiste in un'analisi complementare, numerica e sperimentale, della componente non-lineare della risposta dinamica del sistema, dovuta alla presenza di un'interfaccia di contatto. Si è così evidenziato come la non-linearità della rigidezza di contatto alle basse pressioni ha un effetto importante sulla risposta non-lineare del sistema. Infine, le leggi di contatto proposte in compressione e trazione sono state combinate in una unica legge di contatto, per permettere una correlazione più fine tra le non-linearità associate alle differenti fasi del contatto, sia compressione che trazione, e le caratteristiche della risposta non-lineare del sistema . I risultati numerici sono promettenti, in vista dello sviluppo di metodologie inverse per la caratterizzazione delle proprietà delle interfacce di contatto a partire dalla risposta non-lineare ad una eccitazione esterna, applicabile nell’identificazione non-distruttiva del danno e dei contatti.