IDENTIFICAÇÃO DE FALHAS ESTRUTURAIS
UTILIZANDO ONDAS DE LAMB
1,2,3
Bruno Rodrigues de Sunti1, Vitor Ramos Franco2 e Vicente Lopes Júnior3
GMSINT – Grupo de Materiais e Sistemas Inteligentes - Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira/FEIS/UNESP
[email protected] ; [email protected]
1. Introdução
O número e variedade de aplicações em engenharia
para as técnicas de diagnóstico e prognóstico de falhas
estruturais aplicados ao monitoramento da condição de
estruturas (Structural Health Monitoring, SHM) estão
expandindo rapidamente. As técnicas das ondas de
Lamb têm bom potencial para a execução em um
sistema SHM. Muitos pesquisadores estudaram a
tecnologia de integração dos sensores/atuadores
piezelétricos nas estruturas com a finalidade de gerar e
de coletar informações sobre as ondas de Lamb e,
assim, de realizar o monitoramento contínuo de sua
integridade estrutural. Este trabalho tem por finalidade a
identificação de falhas estruturais utilizando o método
das ondas de Lamb e materiais piezelétricos (PZT). Para
isso, propõe-se um índice de falha no domínio da
freqüência utilizando a Transformada Rápida de Fourier
(FFT) do sinal de saída [1].
4950 Hz. Os índices de falha computados usando FFT
são mostrados na Fig. (2).
(a)
2. Aplicação Experimental
Os testes experimentais foram realizados em uma
placa de alumínio, na condição livre-livre-livre-livre, na
qual três PZTs foram acoplados na superfície da placa,
(Fig. (1)). Um dos PZTs foi utilizado como atuador
emitindo uma onda predefinida (com freqüência
variando de 0 até 10kHz) na superfície da placa e os
outros PZTs foram utilizados como sensores, captando
os sinais de resposta. A falha estrutural foi simulada
pela adição de uma massa (1,37g) na superfície da
placa.
(b)
Figura 2 – Índices de falha computados usando FFT
(a)Sensor 1 e (b) Sensor 2.
A repetibilidade dos resultados, tanto para os sinais
referentes ao PZT sensor 1 quanto ao PZT sensor 2, é
perceptível. É possível observar que os índices de falha
referentes ao PZT sensor 1 mostraram claramente a
diferença entre a estrutura com e sem falha (Fig. (2a)),
detectando a presença da falha na estrutura.
4. Considerações Finais
Figura 1 – Placa de alumínio com PZTs acoplados
3. Resultados e Discussão
Foram realizados 11 testes de aquisição de dados. O
teste zero foi considerado como base para a estrutura
saudável (baseline). Do teste 1 ao 5, foi considerada a
estrutura sem falha, e do teste 6 ao 10, foi considerada a
estrutura com falha. Para a FFT, foi utilizado um filtro
digital passa-banda com freqüências de corte de 50 e
Neste experimento, foi proposto um índice de falha
para identificação de falhas estruturais usando análise
das ondas de Lamb. Com os resultados obtidos, pode-se
afirmar que a falha encontra-se entre o PZT atuador e o
PZT sensor 1, devido a notável diferença nos valores
obtidos pelos índices para a estrutura com falha e sem
falha.
Conclui-se que a metodologia das ondas de Lamb
apresentada é capaz de identificar, com clareza, falhas
estruturais utilizando materiais piezelétricos e ondas de
Lamb.
5. Referências
[1] Franco, V. R. et al., " Structural Health Monitoring
Using Lamb Waves Approach and Piezoelectric
Materials". In: 7º Brazilian Conference on
Dynamics, Control and Their Application DINCON 2008. Presidente Prudente/SP.