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Impacto en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

Investigadores/as Institucionales

Sanchez Iglesias, FernandoAutor (correspondencia)Pedraza Rodriguez, AndresAutor o CoautorFernandez Lopez, AntonioAutor o Coautor

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26 de mayo de 2024
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Artículo
No

Validation of a ray-tracing-based guided Lamb wave propagation methodology in aerostructures

Publicado en: STRUCTURAL HEALTH MONITORING-AN INTERNATIONAL JOURNAL. 24 (2): 1043-1059 - 2025-03-01 24(2), DOI: 10.1177/14759217241249056

Autores:

Sanchez Iglesias, Fernando; Garcia Serrano, Andres; Pedraza Rodriguez, Andres; Fernandez Lopez, Antonio
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Afiliaciones

Tech Univ Madrid, ETSI Aeronaut & Espacio, Plaza Cardenal Cisneros N3, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
Tech Univ Madrid, Madrid, Spain - Autor o Coautor

Resumen

Accurate modeling of guided wave propagation is crucial for structural health monitoring (SHM) systems, where a large amount of information and cases are needed to cover all in-service conditions of a structure. Finite-element models have proven to be accurate enough to simulate the problem; however, they typically require substantial computational resources, and each simulation may require a significant amount of time. This article presents a comprehensive study of a ray-tracing-based wave propagation methodology applied to predict the acoustic behavior of lightweight structures. Focused on composite materials, particularly carbon fiber-reinforced plastic (CFRP), the study addresses the growing need for accurate and fast simulation tools in industries where high-strength lightweight materials play a pivotal role, such as aerospace or automotive. The study presents an examination of the ray tracing method's effectiveness with series of experimental coupon tests, ranging from a simple metallic plate to a representative CFRP wing lower cover of the Universidad Polit & eacute;cnica de Madrid-LIBIS Unmanned Aerial Vehicle. The investigation spans a distribution of possible damage locations ensuring a comprehensive applicability evaluation. Results demonstrate efficacy in predicting the wave propagation characteristics, including transmission, reflection, and absorption within composite structures, and also an accurate representation of its behavior for in-service damages, both via added masses and real impact damages. The validation involves an in-detail comparison with experimental measurements, evaluating the reliability and applicability of the ray tracing approach. This research not only contributes to the advancement of predictive modeling for acoustic behavior in composite structures but also addresses the broader implications for industries relying on accurate simulations for design optimization and performance evaluation. The validated ray tracing method has proven to be a valuable tool to ensure precise predictions of wave propagation in composite materials, and its computation speed makes the methodology ideal to contribute to a training database for a possible physics-informed machine learning SHM system.
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Palabras clave

Acoustic behaviorAerostructuresAntennasCarbon fiber reinforced plasticsCarbon-fibre reinforced plasticsCompositesComposites materialComposites structuresCompression-after-impactDamagDamageEdgFailure-mechanismForecastingGuided electromagnetic wave propagationGuided lamb wavesGuided wavesIndustry, innovation and infrastructureLamb-wave propagationLocalizationModelRay tracingRay-tracing methodReflectionShmStructural health monitoringStructural health monitoring systemsStructure (composition)Surface waves

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista STRUCTURAL HEALTH MONITORING-AN INTERNATIONAL JOURNAL debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 16/179, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Multidisciplinary. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-24:

  • Open Alex: 2
  • WoS: 2
  • Scopus: 3
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-24:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 5 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

    • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/93421/

    Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

    • Visualizaciones: 39
    • Descargas: 13
    Siguiendo con el impacto social del trabajo, es importante enfatizar el hecho de que, por su contenido, puede ser asignado a la línea de interés del ODS 9 - Industry, innovation and infrastructure, con una probabilidad del 54% según el algoritmo mBERT desarrollado por Aurora University.
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    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (SANCHEZ IGLESIAS, FERNANDO) y Último Autor (FERNANDEZ LOPEZ, ANTONIO).

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido SANCHEZ IGLESIAS, FERNANDO.

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    Objetivos del proyecto

    Los objetivos perseguidos en esta aportación se centran en avanzar en la modelización precisa y eficiente de la propagación de ondas guiadas en estructuras aeronáuticas. Se pretende analizar la efectividad de una metodología basada en trazado de rayos para predecir el comportamiento acústico de materiales compuestos, especialmente CFRP. Además, se busca evaluar la aplicabilidad del método mediante pruebas experimentales en diferentes configuraciones, desde placas metálicas simples hasta componentes aeronáuticos complejos. Otro objetivo es determinar la capacidad del método para representar características de propagación como transmisión, reflexión y absorción, así como daños en servicio. Finalmente, se aspira a validar la fiabilidad del enfoque mediante comparaciones detalladas con mediciones experimentales, destacando su potencial para sistemas de monitorización estructural basados en aprendizaje automático.
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    Resultados más relevantes

    Los resultados más relevantes del estudio se centran en la validación de una metodología basada en ray-tracing para la propagación de ondas Lamb en estructuras aerotransportadas. En primer lugar, se demuestra la eficacia del método para predecir características de propagación de ondas, incluyendo transmisión, reflexión y absorción en estructuras compuestas. En segundo lugar, la metodología ofrece una representación precisa del comportamiento ante daños en servicio, evaluada mediante masas añadidas y daños por impacto real. En tercer lugar, la validación se realiza mediante una comparación detallada con mediciones experimentales en diversas muestras, desde placas metálicas simples hasta componentes de CFRP de un ala de UAV. Finalmente, se destaca la alta velocidad computacional del método, adecuada para la generación de bases de datos para sistemas SHM basados en aprendizaje automático.
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    Reconocimientos ligados al ítem

    The author(s) disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship, and/or publication of this article: This project has received funding from the national research program Retos de la Sociedad under the Project STARGATE: Desarrollo de un sistema de monitorizacion estructural basado en un microinterrogador y redes neuronales (reference PID2019-105293RB-C21)
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