Damage Analysis in Mechanical Structures Using Vibrothermography - OLIVEIRA, Lucas Antonio de (2024)
Este trabalho tem como objetivo contribuir com o desenvolvimento, entendimento e avanço da detecção de danos em materiais compósitos utilizando a técnica da vibrotermografia. Esta técnica classificada como uma técnica de termografia infravermelha ativa, utiliza de vibrações para adicionar energia ao sistema e do mapeamento térmico da superfície do material para identificar perfis ou gradientes de temperatura que indiquem a possibilidade da existência ou não de danos internos à estrutura. Na busca pela inovação nas análises numéricas aplicadas ao tema, a formulação proposta para avaliar a resposta viscoelástica do material foi aplicada, e permitiu realizar a detecção do dano induzido na interface entre os materiais Prepreg e Rohacell Hero 71®. A mudança no perfil de temperatura gerado na superfície do material após análise numérica da estrutura, permitiu detectar pontos com maiores gradientes de temperatura, como na região de engaste, na região de aplicação da força e a na região onde o dano foi inserido. Além da analise numérica inicial realizada para excitação do tipo senoidal, testes experimentais foram realizados para avaliar a geração de calor interno na estrutura durante a excitação. Nesta etapa, a utilização de diferentes frequências (naturais e não naturais) e de diferentes tipos de sinais (compostos por ondas senoidal, triangular ou quadrada) propostos para investigar a presença de danos na viga sanduiche foram avaliadas, obtendo-se diferentes respostas para as combinações utilizadas. Observou-se uma maior taxa de geração interna de calor para a excitação utilizando sinal do tipo quadrado e menor para a excitação do tipo triangular. A medição das acelerações nos pontos de referência definidos no planejamento dos ensaios, em conjunto com a análise dos termogramas gerados para as diferentes combinações, permitiu verificar para a região do dano, maiores trocas de calor entre a viga e o ambiente quando excitado na frequência de 545.65 Hz. Já para a frequência de 938.96 Hz, para a região do dano, a menor troca de energia entre a viga e o ambiente e a maior geração de calor interno quando comparada com a mesma região não danificada, permitiu observar uma mudança no perfil de temperatura, indicativo da possibilidade de existência de um dano.