On The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structures / Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

O presente trabalho tem por objetivo o estudo do desempenho de duas técnicas já conhecidas de monitoramento de integridade estrutural (SHM Structural Health Monitoring) aplicadas à detecção de danos em estruturas metálicas rebitadas, como vigas e painéis aeronáuticos. Ambas as técnicas se servem de materiais piezelétricos para a excitação mecânica (efeito atuador) e coleta de sinais (efeito sensor) na estrutura. Na técnica de impedância eletromecânica, a impedância elétrica do elemento piezelétrico é associada diretamente à impedância mecânica da estrutura analisada. Desta forma, ao se verificar a variação deste parâmetro, consegue-se verificar a presença do dano pela comparação das assinaturas dos sinais de impedância para os casos com e sem dano. Métricas especialmente desenvolvidas são capazes de quantificar estas duas situações. Já na abordagem por ondas de Lamb, são observados os fenômenos de propagação de ondas mecânicas (como reflexão e atenuação) em meios sólidos. Ao se verificar uma mudança nos padrões correspondentes, consegue-se identificar a presença de dano na estrutura por meio da metodologia avaliativa conhecida como DI (Damage Index). Primeiramente foi estudada uma estrutura simples uma viga de alumínio com um único rebite buscando validar ambas as técnicas para identificação do dano caracterizado pela retirada (perda) deste rebite. Foi estudada também, numa etapa posterior, a perda sistemática de rebites em um painel aeronáutico de alumínio. Esta configuração apresenta características bem mais complexas do ponto de vista estrutural do que a primeira estrutura estudada. Foram aplicadas técnicas de análise baseadas em testes de hipóteses estatísticas nos resultados obtidos, buscando verificar a presença de dano, porém dentro de certa margem de confiança. Além disso, foi apresentada uma abordagem alternativa para classificação de padrões baseada em redes neurais artificiais aplicadas na detecção dos diferentes estágios de dano do painel aeronáutico. Ambas as metodologias estudadas se mostraram eficazes na identificação de danos associados à perda de rebites.

ASSUNTO(S)

monitoramento de integridade estrutural estruturas metálicas riveted structures estruturas rebitadas electromechanical impedance ondas de lamb structural health monitoring impedância eletromecânica localização de falhas (engenharia) engenharia mecanica lamb waves

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