Aplicação da transformada wavelet discreta na detecção do dano matricial em estruturas compósitas laminadas modeladas via método dos elementos finitos
Albert Willian Faria1; Edson Hideki Koroishi2; Adailton Silva Borges2
1 Universidade Federal do Triângulo Mineiro - UFTM; 2 Universidade Federal Tecnológica do Paraná - UFTPR
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0709
Resumo
Do ponto de vista material, um dos principais inconvenientes das estruturas fabricadas em material compósito, comparado ao uso de materiais tradicionais como os metálicos, se refere ao desenvolvimento de mecanismos internos de dano. Diversos métodos de detecção e de monitoramento do dano em estruturas tradicionais e compósitas necessitam da resposta estática ou dinâmica da estrutura na condição não danificada. Este artigo tem por objetivo desenvolver uma metodologia que permita a previsão da localização do dano em estruturas compósitas laminadas utilizando somente a resposta dinâmica da estrutura na condição danificada. O método dos elementos finitos é empregado para a modelagem numérica das estruturas compósitas laminadas danificadas do tipo placa. Transformadas Wavelets Discretas (DWT) são utilizadas para a decomposição do sinal dinâmico (modo de vibração), modificado através da utilização de métodos de interpolação e de regularização. O mecanismo interno de dano é formulado matematicamente empregando a Mecânica do Dano dos Meios Contínuos associada aos princípios da Termodinâmica dos Processos Irreversíveis. A equação do movimento do sistema dinâmico incorporando o mecanismo interno de dano (EM-D) é associado a teoria FSDT (First-order Shear Deformation Theory), utilizada na aproximação do campo dos deslocamentos mecânicos, para estudos no domínio do tempo de estruturas compósitas laminadas danificadas. O elemento finito implementado é do tipo Serendipity, tem forma retangular, oito pontos nodais e cinco graus de liberdade mecânicos por nó. A EM-D é resolvida empregando o método de integração implícito de Newmark, considerando pequenas deformações. Os resultados demonstraram que as DWT são capazes de detectar danos de pequena magnitude na matriz do laminado através da obtenção dos coeficientes de wavelet que alcançam grandes amplitudes na região danificada.
Palavras-chave: Transformada Wavelet Discreta; Materiais compósitos; Dano; Metodo dos Elementos Finitos