Um estudo acerca de um novo método de geração de ondas acústicas para shm baseado no lançamento de esfera metálica utilizando cfrp e diafragma piezelétrico
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Data
2023-06-01
Autores
Orientador
Aguiar, Paulo Roberto de 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Elétrica - FEB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Este trabalho apresenta um estudo sobre a sensibilidade de estruturas de CFRP (carbon fiber reinforced polymer – polímero reforçado de fibra de carbono) quando submetida a impulsos mecânicos provenientes do lançamento vertical de uma esfera metálica, bem como a viabilidade deste método para aplicação em NDT (Non Destructive Test - Ensaios Não Destrutivos), comumente empregados para sistemas SHM (Structural Health Monitoring – Monitoramento de Integridade Estrutural). O CFRP se trata de uma estrutura compósita laminada, geralmente composta de uma matriz polimérica e reforçada com fibras de carbono sobrepostas. Este material é altamente utilizado na indústria atualmente, e apesar da vasta quantidade estudos encontrados na literatura, ainda há várias lacunas que devem ser preenchidas sobre a caracterização deste tipo de compósito. Para tanto, este trabalho utilizou uma estrutura sustentadora onde foi fixado um eletroímã responsável por suspender a esfera metálica posteriormente lançada sobre uma estrutura de CFRP escolhida para realização dos experimentos de modo a extrair características através da análise das ondas mecânicas geradas devido ao impacto da esfera na superfície do CFRP. As ondas foram captadas por um transdutor piezelétrico fixado na extremidade da estrutura. Diferentes alturas de lançamento foram simuladas e comparadas a fim de se obter correlações entre a altura de lançamento e a amplitude dos sinais por meio de técnicas de processamento digital de sinais, tais como a FFT (Fast Fourier Transform - Transformada Rápida de Fourier) e o RMS (Root Mean Square - Raiz Média Quadrática). A técnica utilizada apresentou altos índices de repetibilidade, e a estrutura de CFRP se demonstrou sensível a variação de altura de lançamento, especialmente na banda de frequência de 0 a 25 kHz.
Resumo (inglês)
This work presents a study on the sensitivity of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) structures when subjected to mechanical impulses caused by the vertical launch of a metal sphere, as well as the feasibility of this method for application in non-destructive testing (NDT), usually employed for SHM. CFRP is a laminated composite structure, usually composed of a polymer matrix and reinforced with overlapping carbon fibers. This material is largely used in the industry nowadays, and despite the wide literature, there still are many gaps to be filled about the characterization of this kind of composite. For this purpose, this work used a supporting structure where an electromagnet was installed in order to suspend the metallic sphere subsequently launched on the CFRP structure chosen to perform the experiments to extract characteristics through the mechanical wave analysis generated due to the impact of the sphere on the CFRP surface. The waves were acquired by a piezoelectric transducer fixed at the structure edge. Different launch heights were simulated and compared in order to obtain correlations between the launch height and the signal amplitude by means of digital signal processing techniques such as fast Fourier transform (FFT) and root mean square (RMS). The used technique showed high repeatability rates, and the CFRP structure proved to be sensitive to launch height variation, especially in the frequency band from 0 to 25 kHz.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português