Análise modal em pá de hélice de helicóptero com Fiber Bragg Grating (FBG) e extensometria

Abstract

A análise de deformação em estruturas que sofrem efeito de cargas estáticas e/ou dinâmicas é de suma importância para garantir segurança e confiabilidade na construção de máquinas, equipamentos e estruturas propriamente ditas. Aliado a isto, há sensores no mercado que fornecem dados quantitativos destas deformações, dentre eles: o extensômetro convencional e o Fiber Bragg Grating (FBG). O objetivo deste trabalho é analisar os modos de vibração de uma pá de hélice de helicóptero de geometria já definida, equipada de um extensômetro convencional e de um FBG, através de uma análise modal experimental, que foi realizada em parceria com a Faculdade de Engenharia de Bauru (FEB) – UNESP com uso de acelerômetro e martelo modal, para obter as frequências naturais de oscilação. Além da análise modal numérica, utilizando o software da ANSYS Mechanical® para comparar e analisar as frequências naturais obtidas por cada uma delas. E, também, foi obtida a primeira frequência natural por método analítico da equação de Euler-Bernoulli para efeito de comparação. Os resultados convergiram e foram satisfatórios, apresentando desvios percentuais de no máximo 16%.

The analysis of deformation in structures subjected to static and/or dynamic loads is of utmost importance to ensure safety and reliability in the construction of machines, equipment and structures themselves. In addition, there are sensors on the market that provide quantitative data on these deformations, including: the conventional strain gauge and the Fiber Bragg Grating (FBG). The objective of this work is to analyze the vibration modes of a helicopter propeller blade with a predefined geometry, equipped with a conventional strain gauge and a FBG, through an experimental modal analysis, which was carried out in partnership with the Bauru School of Engineering (FEB) - UNESP using an accelerometer and modal impact hammer, to obtain the natural frequencies of oscillation. In addition to the numerical modal analysis, using ANSYS Mechanical® software to compare and analyze the natural frequencies obtained by each of them. And, also, the first natural frequency was obtained by analytic method from Euler-Bernoulli equation for comparison purposes. The results converged and were overwhelming, presenting percentage deviations of no more than 16%.