Determinação do amortecimento de materiais por meio da técnica de excitação por impulso

Edson Vinícius Garcia da Silva; Paulo Rogério Novak

doi:10.20906/CPS/SICITE2015-0982

Resumo

O amortecimento é uma característica sensível do material e é determinado experimentalmente, geralmente, utilizando um acelerômetro. O problema de sua utilização é que esse altera o resultado da medição. Tendo o problema anterior em vista, o objetivo do trabalho é desenvolver um método de determinação do fator de amortecimento independente do acelerômetro. Após ser excitado por impacto o corpo vibra e essa vibração emite som como uma maneira de dissipar energia. Esse som é captado por um microfone e armazenado em vetores no domínio do tempo no programa MatLab. Neste vetor é aplicado uma Transformada Rápida de Fourier para que seja possível trabalhar os dados no domínio da frequência. Depois, já no domínio da frequência, é aplicado um filtro no sinal obtido com o objetivo de retirar o ruído deste. Posteriormente é realizada a análise da primeira frequência natural do sistema e, após esta ser identificada e validada, realiza-se uma Transformação Rápida de Fourier Inversa, para levar o sinal novamente ao domínio do tempo onde a análise do decaimento da amplitude pode ser efetuada possibilitando o cálculo dos decrementos e dos fatores de amortecimento do corpo de prova utilizando o método do decremento logarítmico. A validação dos resultados se dá por comparação do valor da frequência natural. O erro apresentado em relação ao medido pelo acelerômetro é menor que 1% e comprova a eficiência do método desenvolvido para determinar o fator de amortecimento em materiais de baixo e médio valor de amortecimento, o aço 1020 e o ferro fundido nodular, por exemplo. Para materiais com alto valor de amortecimento, como o ferro fundido cinzento, o método mostra-se ineficiente uma vez que depende da captura do som emitido pelo corpo para efetuar os cálculos e o som emitido por este tipo de material é rapidamente atenuado a ponto de dissipar a maior parte da energia oscilatória do sistema por atrito interno assim restando pouca energia para ser dissipada em forma sonora.

Palavras-chave: Amortecimento; Excitação por impulso; Algoritmo; Vibração