Detecção de falhas em placas de Kirchhoff através da metodologia de observadores de estados

Abstract

No decorrer dos anos, alguns métodos de manutenção têm sido desenvolvidos para evitar que falhas em estruturas e maquinários possam ocorrer e desencadear paradas inesperadas ou desnecessárias. Os observadores de estado podem reconstruir os estados não medidos do sistema, desde que o mesmo seja observável, tornando possível, desta forma, estimar as medidas nos pontos de difícil acesso. A técnica dos observadores de estado consiste em desenvolver um modelo para o sistema em análise e comparar a estimativa da saída com a saída medida, a diferença entre os dois sinais presentes resulta em um resíduo que é utilizado para análise. Neste trabalho foi montado um banco de observadores associado a um modelo de trinca em placa de Kirchhoff de modo a acompanhar o progresso da mesma. Foram analisados quatro sistemas mecânicos contendo placas, sendo estes um sistema computacional de placa sobre elementos de molas e amortecimento, um sistema computacional de placa engastada livre com ausência ou presença de trinca, um sistema experimental de placa engastada livre com ausência ou presença de entalhe e um sistema experimental de placa engastada livre com ausência ou presença de massa extra. Novamente, o banco de observadores é utilizado para detecção da falha na estrutura. Os resultados obtidos através de simulações computacionais em uma viga engastada discretizada pela técnica dos elementos finitos e as análises experimentais realizadas foram bastante satisfatórios, validando a metodologia desenvolvida.

Over the years, some maintenance methods have been developed to prevent failures in structures and machinery from occurring and triggering unexpected or unnecessary shutdowns. State observers can reconstruct the unmeasured states of the system, as long as it is observable, thus making it possible to estimate the measurements at hard-to-reach points. The technique of state observers is to develop a model for the system under analysis and compare the estimation of the output with the measured output, the difference between the two signals present results in a residue that is used for analysis. In this work, an observer bank associated with a Kirchhoff plate model was set up to monitor the progress of the same. Four mechanical systems containing plates were analyzed, being a computer system of plate on elements of springs and cushioning, a computer system of set free plate with absence or presence of crack, an experimental system of free set plate with absence or presence of notch and A free set plate experimental system with absence or presence of extra mass. Again, the observer bank is used to detect structure failure. The results obtained through computational simulations in a crimped beam discretized by the finite element technique and the experimental analyzes performed were quite satisfactory, validating the methodology developed.