Feasibility of applying optical sensors to detect fatigue damage in carbon laminates

• Main Author: Freitas, Liliana Patrícia Vieira de
• Publication Date: 2014
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.6/5013
• topic: Compósitos; Estruturas Aeronáuticas; Monitorização da Saúde Estrutural; Sensores de Fibra Ótica.

No setor aeronáutico, o menor defeito existente num material compósito pode comprometer a sua estrutura e reduzir significativamente o seu desempenho global. A probabilidade de um objeto estranho embater numa estrutura da aeronave acontece desde o primeiro dia em que um elemento da estrutura passa pelo processo de cura e prolonga-se até o dia em que a aeronave é retirada de serviço. A monitorização em tempo real, desde o processo de fabrico da estrutura e durante o seu funcionamento em serviço, quando esta é submetida a solicitações mecânicas, quer sejam estáticas ou dinâmicas, tem como objetivo otimizar o seu processo de fabrico, diminuindo assim as tensões residuais, e também é essencial na prevenção de danos catastróficos. Tendo isto em mente, tem-se a intenção de verificar se o embebimento da fibra ótica no interior do laminado de carbono influencia o comportamento de fadiga, quando comparado com uma configuração semelhante mas sem a inserção do sensor (fibra ótica). Introduziu-se também, propositadamente, um defeito no plano médio do provete. Pretende-se verificar se o dano se propaga a partir do defeito, quando a estrutura é sujeita a carregamentos cíclicos. Os laminados de carbono foram construídos com 18 camadas, com a fibra ótica e o defeito embebidos no plano médio do provete. Estes laminados foram testados à fadiga, através de flexão em três pontos e expostos a uma frequência de 10Hz. Através dos resultados obtidos, observou-se uma diminuição no módulo de elasticidade e um aumento da temperatura, em ordem ao número de ciclos. Através da visualização dos resultados da emissão acústica, pode ser visto que existem alterações, sempre que existe uma variação na temperatura, tornando assim possível a utilização de um sensor óptico (com muitas vantagens) para a detecção de um nível crítico de avaria.