Avaliação de métodos ultrassônicos para o monitoramento da degradação em fadiga de tubos de PRFV

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Silva, Juliano Walter
• Orientador(a): Clarke, Thomas Gabriel Rosauro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Polímeros : Degradação; Ultrassom; Resistência à fadiga
• Palavras-chave em Inglês: Composite; Fatigue; Ultrasound; Guided waves; Damage index
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/231571

A busca incessante por materiais leves e com boa resistência química e mecânica tem sido uma das principais forças motrizes para o desenvolvimento dos materiais compósitos. No entanto, os materiais compósitos laminados do tipo PRFV (Polímero Reforçado com Fibra de Vidro) são de natureza anisotrópica, heterogênea e com alta atenuação acústica, o que dificulta a inspeção e monitoramento através de métodos acústicos e torna a avaliação de integridade estrutural desses materiais bem mais desafiadora quando comparada com componentes metálicos. Neste trabalho é realizada uma avaliação do potencial de métodos ultrassônicos para o monitoramento da degradação de tubos de PRFV submetidos a fadiga. Duas diferentes técnicas de monitoramento foram avaliadas, uma baseada em ultrassom convencional/volumétrico (com ondas do tipo longitudinal) e outra baseada em ondas guiadas, para ambas técnicas foram utilizadas diferentes metodologias de inspeção. Para a técnica de ondas guiadas foram analisadas, por meio de índices de dano, diferentes métricas como atenuação, alteração de fase e mudanças no espectro de frequência. O efeito da temperatura também foi analisado para cada uma das métricas avaliadas. Para avaliação dos métodos os mesmos foram aplicados para monitoramento de tubos de PRFV submetidos a ensaio de fadiga com razão de carregamento R=0,1 aplicada através de variação da pressão interna. Como referência indicativa do grau de degradação do material foram utilizadas as variações de um estimador da propriedade elástica nas direções longitudinal e circunferencial as quais foram determinadas a partir do monitoramento de deformações superficiais com extensômetro de resistência elétrica. Os resultados demonstraram que a técnica de ultrassom convencional não foi satisfatória para as condições metodológicas utilizadas neste trabalho. Já a técnica de ondas guiadas mostrou potencial para monitoramento da degradação do material desde que aplicados os métodos adequados para análise dos resultados. Os resultados obtidos pela técnica de ondas guiadas mostraram um comportamento semelhante às variações da propriedade elástica detectadas com o monitoramento das deformações. Além disso, foi possível verificar quantitativamente qual métrica mais adequada para detecção de danos de fadiga em materiais compósitos. Sendo assim, esses métodos abrem oportunidades promissoras que contribuem para a utilização da técnica de ondas guiadas em sistemas de avaliação da integridade estrutural em dutos fabricados em PRFV.