Monitoramento da integridade estrutural de estruturas compósitas laminadas danificadas utilizando a transformada wavelet contínua e índices de dano
Albert Willian Faria1; Edson Hideki Koroishi2; Adailton Silva Borges2; Carlos Augusto de Souza Oliveira3
1 UFTM - Universidade Federal do Triângulo Mineiro; 2 UFTPR - Universidade Federal Tecnológica do Paraná; 3 UNIFEI - Universidade Federal de Itajubá
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0710
Resumo
Esse trabalho se concerne no monitoramento da integridade estrutural (SHM) de estruturas compósitas laminadas. Essas estruturas são utilizadas em vários setores tecnológicos como no aeroespacial devido principalmente devido ao seu baixo peso e alta resistência mecânica, mas que são sujeitas a diferentes modos de degradação, tais como a degradação na matriz do laminado. A base fundamental do monitoramento SHM é que o dano produz uma redução localizada da rigidez da estrutura e consequentemente mudanças em suas propriedades dinâmicas globais. Normalmente, medições do sinal da estrutura analisada são sucessivamente obtidas partindo-se do estado inicial (admitido sem dano) e no estado final (danificado) e a diferença do sinal medido entre os dois estados caracteriza a existência do dano. Nos últimos anos, a transformada wavelet tem sido empregada para a localização de descontinuidades geométricas (trincas e fissuras) em estruturas danificadas, principalmente as fabricadas em material metálico. Esse artigo procura evidenciar o uso potencial da transformada wavelet contínua (CWT) na localização do dano em uma placa compósita laminada danificada, considerando somente o estado final danificado da estrutura. Além disso, índices de dano também são utilizadas conjuntamente com as CWT para também quantificar o dano localizado. O elemento finito implementado é do tipo Serendipity, tem forma retangular, oito pontos nodais e cinco graus de liberdade mecânicos por nó. A equação do movimento do sistema dinâmico incorporando o mecanismo interno de dano é resolvida empregando o método de integração implícito de Newmark, considerando pequenas deformações. Os resultados demonstraram que a CWT, aplicada somente ao sinal proveniente do modo de vibração da estrutura danificada, é capaz de detectar um dano de pequena magnitude na matriz do laminado através da obtenção dos coeficientes de wavelet que alcançam grandes amplitudes na região danificada. Além disso, os índices de dano propostos são capazes de quantificar a magnitude do dano lo
Palavras-chave: Transformada Wavelet Contínua; materiais compósitos; dano; índices de dano; Método dos Elementos Finitos