Detecção de dano estrutural em ambientes ruidosos baseada na impedância eletromecânica e ondas de Lamb com diafragmas piezelétricos excitados com sinais de alta frequência - Campeiro, Leandro Melo (2021)
Os sistemas de monitoramento estrutural (SHM) têm mostrado seu elevado potencial com o passar das décadas. Com o desenvolvimento da tecnologia, métodos de implementação desses sistemas através de processamento computacional têm sido amplamente aplicados. O grande valor desses sistemas está em proteger as estruturas e as pessoas envolvidas. O ideal é detectar danos em estágio inicial utilizando-se sinais de excitação de alta frequência. Como esses sistemas podem ser construídos utilizando sensores que são acoplados à estrutura, efeitos de temperatura e ruídos são inevitavelmente inseridos aos sinais lidos pelos seus sensores, podendo assim, gerar um falso positivo. O desenvolvimento e o conhecimento de sensores disponíveis no mercado que podem ser utilizados em sistemas SHM é de interesse global, pois oferecerem uma redução de custo no desenvolvimento desses sistemas bem como uma ampla possibilidade de escolha para uma determinada aplicação, devido ao amplo conhecimento dos sensores que podem ser utilizados. Os diafragmas piezelétricos são componentes sonoros amplamente utilizados nos aparelhos eletrônicos do dia-a-dia e, além do baixo custo, apresentam a vantagem de serem produzidos em série por diversos fabricantes em tamanhos padronizados e prontamente disponíveis. Com base nessas informações, o objetivo dessa tese é apresentar os resultados do estudo de viabilidade de diafragmas piezelétricos como transdutor alternativo para a técnica das ondas de Lamb, permitindo expandir a pesquisa, bem como acelerar a implementação de sistemas SHM com menores custos de instalação, esses diafragmas já são amplamente utilizados na técnica da impedância eletromecância (E/M). Para avaliar a viabilidade desses componentes utilizando as ondas de Lamb, análises básicas pelo método dos elementos finitos (FEM) e ensaios experimentais foram realizados em placas de alumínio e os resultados obtidos com os diafragmas foram comparados com os obtidos com as cerâmicas piezelétricas convencionais. Após verificado a eficácia desses componentes em gerar e detectar danos utilizando ondas de Lamb, prosseguiu-se a pesquisa efetuando-se uma análise comparativa dos efeitos do ruído na detecção de dano estrutural utilizando-se a técnica E/M e ondas de Lamb com sinais de excitação em alta frequência. Além disso, testes foram feitos para comparar a capacidade de cada técnica em detectar, quantificar e localizar o dano na estrutura antes da análise com ruído. Os resultados mostraram que ambas as técnicas são eficazes em detectar dano estrutural em um ambiente ruidoso e quantificar e localizar os danos em condições ideais.