La propagazione di onde e vibrazioni in strutture meccaniche è fondamentale per applicazioni di rilevanza tecnologica, tra cui i controlli non-distruttivi e il monitoraggio strutturale, che sono applicazioni con forte impatto sulla sicurezza ed affidabilità delle infrastrutture. Oggigiorno la ricerca si focalizza sullo sviluppo di nuove strategie per l’identificazione di difettosità e cricche in strutture, specialmente per quelle applicazioni in cui l’ispezione visiva o le tecniche di controllo più convenzionali non sono pratiche o non possono essere impiegate per il monitoraggio real-time.

A questo scopo, il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano ha in atto un’attività di ricerca in collaborazione con RFI – Rete Ferroviaria Italiana. L’attività si focalizza sull’analisi della propagazione di onde meccaniche lungo i binari a frequenze sonore ed ultrasoniche, con il fine di identificare cricche e difetti che possono essersi nucleati nel tempo a causa di molteplici fattori come corrosione e fatica, per fare alcuni esempi. Mentre esistono metodi affermati per studiare e caratterizzare questi fenomeni a livello di laboratorio, l’implementazione in campo è stata più sfuggente ed è più sfidante dal punto di vista pratico. La campagna sperimentale è situata a Bologna e consiste in una rotaia equipaggiata con un sito di input, dove più patch piezoelettriche sono state incollate rigidamente sulla rotaia per generare un’onda. Molteplici sensori piezoelettrici sono invece situati a distanze differenti dall’input per misurare le onde trasmesse e riflesse. È atteso che la storia temporale di riflessione e trasmissione delle onde possa essere utilizzata per prevedere la rottura o la nucleazione di cricche nelle rotaie, o più in generale in strutture meccaniche.

Allo stato di avanzamento attuale dell’attività, la riflessione e trasmissione delle onde senza presenza di difetti è stata acquisita con successo fino a 350 m dalla sorgente di input. I prossimi step prevederanno la realizzazione di tipologie differenti di difetti e sull’impatto che essi avranno sul comportamento dinamico della rotaia.

L’attività è coordinata dal Prof. Giorgio Diana, professore emerito, e dal Prof. Francesco Braghin, professore ordinario al Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano.