Mecânica da Fratura e Integridade Estrutural

CON10-1240 - A STRUCTURAL HEALTH MONITORING SYSTEM BASED ON LAMB WAVES USING WAVELETS AND FFT ANALYSIS
Franco, Vitor Ramos¹; Cavalini Junior, Aldemir Aparecido²; Gonsalez, Camila Gianini¹; Lopes Junior, Vicente^1
1UNESP / FEIS - Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira; ²UFU - Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: This paper presents an experimental technique for Structural Health Monitoring (SHM) based on Lamb waves approach in an aluminum beam using piezoelectric material as actuators and sensors. Lamb waves are a form of elastic perturbation that remains guided between two parallel free surfaces, such as the upper and lower surfaces of a plate, beam or shell. Lamb waves are formed when the actuator excites the structure's surface with a pulse after receiving a signal. Two PZTs were placed in the beam's surface and one of them was used to send a predefined wave through the structure. Thus, the other PZT (adjacent) becomes sensor and measurer of the reply signals receiving the pulses. Using this methodology, this paper presents one case of damage detection considering the aluminum beam in the free-free boundary condition. The damage was simulated by additional masses coupled on the beam's surface. The damage severity and the excitation frequency were varied, and the results were compared. For each condition, the FFT of the output signals were computed. In addition, other analysis was done, based on the wavelets analysis. The results showed the viability of the presented methodology to characterize damage in smart structures.
Palavras-chave: Structural Health Monitoring; Lamb waves; Smart Materials; FFT Analysis; Wavelet Analysis.
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CON10-0116 - ALGUNS ASPECTOS E APLICAÇÕES DA METODOLOGIA DOS OBSERVADORES DE ESTADO NA DETECÇÃO, LOCALIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DE TRINCAS EM SISTEMAS MECÂNICOS CONTÍNUOS
Castilho Filho, Edson Luiz Valverde¹; Fernandes, Vinícius¹; Melo, Gilberto Pechoto de^1
1UNESP - "Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho" - Campus Ilha Solteira
Resumo: Novas tecnologias de detecção e localização de falhas em sistemas mecânicos carregados dinamicamente vêm sendo desenvolvidas continuamente para atender a elevada demanda industrial originada do processo de inovação tecnológica dos equipamentos. Mesmo sendo sofisticadas, as ferramentas de análise de sistemas dinâmicos ainda apresentam grande dificuldade de prever o comportamento dinâmico de alguns componentes estruturais e elementos de máquinas, seja pela inadequação ou imprecisão do modelo teórico, ou pela dificuldade de se realizar medidas de algumas variáveis de estado. A Metodologia dos Observadores de Estado se insere perfeitamente nesta realidade por sua capacidade de estimar variáveis de estado de todo o sistema baseado em medidas realizadas e variáveis de controle. A metodologia apresenta mais uma vantagem, permite a reconstrução dos vetores de estado em componentes onde a medição é difícil ou mesmo impossível, detectando as falhas em pontos que não podem ter suas medidas realizadas através da reconstrução das suas variáveis de estado. Devido à magnitude dos seus efeitos, a nucleação de trincas, ou sua propagação, necessitam de uma atenção especial em sistemas mecânicos. Sabendo que este tipo de avaria pode aparecer pela deterioração do sistema causada por vibrações e condições de excitação dinâmicas, é um excelente objeto de estudo da aplicação da Metodologia dos Observadores de Estado na detecção, localização e avaliação das condições da trinca. Para o sistema aplicado neste estudo, uma viga engastada, o Método dos Elementos Finitos foi empregado para realizar a sua discretização, pois se mostrou como a maneira mais eficaz para realizar este tipo de análise. Foram utilizados elementos de viga com fundação elástica, obedecendo ainda um modelo de trinca proposto. Realizaram-se simulações computacionais nas condições de excitação harmônica e impacto impulsivo, e os resultados fornecidos pelos Observadores de Estado foram analisados pela diferença RMS entre os valores fornecidos como medidas do sistema e os valores obtidos com a reconstrução dos estados. Um sistema de observação completo, com um Observador Global do processo e Observadores Robustos a cada parâmetro, foi montado com o intuito de acompanhar a variação da rigidez de cada elemento discretizado, localizando a falha e avaliando a porcentagem de penetração da trinca na viga. Para validação experimental do processo proposto, foi montado um sistema idêntico ao referido anteriormente, em suas proporções reais, no Laboratório de Vibrações e Ruído do Departamento de Engenharia Mecânica na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, e às suas medidas foi adicionado um sistema de observação montado em ambiente SIMULINK (MATLAB®) que forneceu os resultados graficamente e através das diferenças RMS.
Palavras-chave: Observadores de Estado; Trinca; Sistemas Contínuos.
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CON10-1139 - ANÁLISE DA FRATURA DE UM ROLO MOTRIZ DE CORREIA TRANSPORTADORA
Teixeira, Gustavo Simões¹; Scherbaum, Fábio Maurício¹; Iturrioz, Ignacio¹; Mazzaferro, José Antônio Esmério^1
1UFRGS
Resumo: Este trabalho tem como finalidade demonstrar através de um estudo de caso da ruptura, em sentido radial, de um rolo motriz de um sistema de transporte por correia transportadora, que teve uma falha em sua junta soldada por trabalho em campo, conforme veremos a seguir. Para isso, foi feita uma revisão bibliográfica em que foram abordados os tópicos de soldagem, defeitos e descontinuidades em soldagem, modos de falha de um componente fabricado por soldagem, fadiga e fadiga em estruturas soldadas, inclusive tópicos importantes de mecânica da fratura que são pertinentes na investigação das causas da falha do componente.
Palavras-chave: Fadiga em juntas soldadas; Defeitos em soldagem; Mecânica da fratura; Modos de falha.
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CON10-2289 - ANÁLISE DE FALHA DE UM PINO DE FIXAÇÃO DO ÊMBOLO DE UMA MÁQUINA DESENFORNADORA DE COQUE
Sisquini, Geraldo Rossoni¹; Luz, Temístocles de Sousa¹; Almeida, Jerfson Pereira de^1
1UFES
Resumo: A análise de falhas consiste em identificar as causas de uma falha, e propor recomendações para evitar que a falha volte a acontecer. A falha de um componente mecânico pode ter várias conseqüências. Pode ocasionar apenas a simples parada do equipamento para troca do componente, mas também pode ter conseqüências gravíssimas, como um grande acidente ambiental ou até mesmo a perda de vidas humanas. Nesse trabalho, são apresentados os conceitos envolvidos na análise de falhas e a metodologia utilizada numa siderúrgica capixaba. Ao final, será apresentada a aplicação dessa metodologia a um caso real de falha. A falha analisada será a fratura do pino de fixação do êmbolo da Máquina Desenfornadora de Coque.
Palavras-chave: Análise de Falha; Fratura; Fadiga; Máquina Desenfornadora de Coque; Siderurgia.
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CON10-1283 - ANÁLISE DE FALHA DE UM SETOR DE DIREÇÃO DE UM VEÍCULO
Limberger, Inácio da Fontoura¹; Schwalbert, Mateus Palharini¹; Félix, Lorenzo Marzari¹; Molenda, Carlos Henrique de Andrade^1
1UFSM
Resumo: Resumo: Atualmente as indústrias automotivas têm dado grande importância à qualidade e à segurança de seus produtos. Não raramente as montadoras chamam os proprietários dos veículos para a troca de algum componente. Quando ocorrem falhas em componentes ou peças é necessário identificar os motivos que levaram à ocorrência dessa falha, para que não ocorram em novos projetos. Um acidente de transito, causado pela falha do setor de direção, provocou a colisão entre dois veículos. Para buscar as possíveis causas da falha, foi realizado um estudo no conjunto mecânico, identificando os componentes que apresentavam algum tipo de dano. Posteriormente fez-se uma avaliação funcional em cada peça do setor para identificar a possível seqüência de falhas e as possíveis causas do surgimento dos danos. Foram usadas técnicas para retirada de amostras e preparação de corpos de prova com o propósito de observar os mecanismos de falha e identificar defeitos metalúrgicos nos materiais. Foi verificado que a peça utilizada para eliminar a folga no engrenamento pinhão /cremalheira apresentava trincas de fadiga. Constatou-se a existência de defeitos de fundição, tais como defeitos superficiais, microrrechupes, bolhas de gás e inclusão de escória, defeitos que reduzem resistência do material e que, combinados com a geometria da peça, potencializam a nucleação e a propagação de trincas de fadiga. A combinação de todos esses defeitos associado ao esforço exigido no sistema de direção quando o veículo trafegava em baixa velocidade levou à falha do componente, o que comprometeu o funcionamento de todo o conjunto de direção do veículo.
Palavras-chave: Falha de componente; Setor de direção.
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CON10-1888 - AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE ELOS DE AMARRA DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA SUBMETIDOS A ENSAIOS DE FADIGA
Jorge, Carlos Ferreira Jorge¹; de Souza, Luís Felipe Guimarães¹; Pacheco, Pedro Manuel Calas Lopes¹; Diniz, Jorge Luiz Coutinho²; dos Santos Filho, Olavo Ribeiro²; Kenedi, Paulo Pedro^1
1CEFET/RJ - PPEMM - Programa de Pós-Graduação em Eng. Mecânica e Tecnologia de Materiais; ²Fluke Engenharia Ltda
Resumo: A confiabilidade da operação offshore de plataformas semi-submersíveis, depende fundamentalmente da segurança das linhas de ancoragem, as quais são compostas por vários elementos como amarras de aço, cabos de aço ou poliéster e âncoras. É de conhecimento geral que as amarras são o ponto crítico em relação à integridade da linha, devendo ser monitorado o seu comportamento, de modo a evitar uma falha não prevista e as conseqüências inevitáveis de tal fato. Considerando esta questão, as sociedades classificadoras navais exigem que a cada 5 anos de operação, as amarras sejam removidas e inspecionadas de acordo com os requisitos da Norma API RP 2I, para que o seguro das plataformas seja mantido. No entanto, embora de relevância, estas inspeções periódicas são incapazes de predizer a vida útil remanescente das amarras, o que não impede uma possível ocorrência de acidente entre inspeções. Existe um consenso geral, de que a única forma de estimar a vida residual de amarras é através de ensaios de fadiga realizados em elos integrais retirados das amarras de forma periódica. No entanto, com a exceção de estudos com amarras novas, estes ensaios ainda não foram realizados até o presente. Considerando o acima exposto, decidiu-se iniciar um programa de pesquisa envolvendo o estudo de amarras usadas, a partir da retirada de elos a cada parada de manutenção. Ainda neste caso, existe uma forte resistência para a realização destes ensaios, dado o número de elos necessários para obtenção de um resultado estatisticamente confiável, assim como o tempo relativamente longo dos ensaios. Assim, entende-se que caso seja possível a realização de ensaios de laboratório em corpos de prova extraídos de um único elo para esta previsão, poderá ser preparado um banco de dados adequado em um tempo razoável a um baixo custo, para estimativa de vida residual de todas as amarras em operação offshore, razão que justifica a presente proposta. O presente trabalho apresenta resultados obtidos em ensaios de fadiga realizados em elos de amarra integrais, assim como a avaliação das propriedades mecânicas destes mesmos elos, para verificação da possibilidade de degradação de propriedades devido aos ciclos de fadiga, de forma a nortear decisões gerencias sobre a vida consumida de amarras de aço em função de monitoramento através de ensaios mecânicos periódicos. Os resultados obtidos em elos de amarras de 105 mm de diâmetro que foram ciclados até 63.000 ciclos, mostraram que não se verificou mudanças significativas das propriedades mecânicas devido ao ciclo de fadiga, o que caracteriza a necessidade da realização de ensaios de fadiga em elos integrais para avaliação confiável da vida residual.
Palavras-chave: amarras de aço; fadiga; propriedades mecânicas.
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CON10-2086 - AVALIAÇÃO NÃO DESTRUTIVA DA INTEGRIDADE ESTRUTURAL DE CHAPAS DE COMPÓSITO LAMINADO DE ALUMÍNIO E EPÓXI REFORÇADO POR FIBRA DE CARBONO COM AUXÍLIO DE TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS ULTRASSÔNICOS
BORGES JUNIOR, Elmo Alberto Teixeira¹; RIBEIRO, Igor Souza¹; SIMAS FILHO, Eduardo Furtado¹; FARIAS, Cláudia Teresa Teles¹; OLIVEIRA, Teodorio Arão Santos¹; SILVA, Lílian Aguiar Sena^1
1IFBA
Resumo: A atualização tecnológica exigida pela indústria aeroespacial vem contribuindo com o desenvolvimento de novos materiais. Os compósitos laminados fibra metal (LFM) apresentam uma estrutura tipo sanduíche, com finas lâminas metálicas e camadas de pré-impregnados constituídas de matriz polimérica reforçada por fibra, combinando baixa densidade, resistência à corrosão e excelentes propriedades mecânicas. No entanto, uma grande variedade de modos de deformação pode levar à falha destes compósitos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do ensaio não destrutivo ultrassônico, em configuração pulso eco por imersão, na detecção de danos do tipo fratura de fibras e delaminação em compósito laminado de alumínio e epóxi reforçado por fibra carbono, com aplicação de técnicas de processamento digital de sinais. Os resultados indicam que a análise através das Transformadas Wavelet e de Fourier pode ser uma ferramenta auxiliar na detecção de descontinuidades nestes materiais de natureza altamente heterogênea e anisotrópica.
Palavras-chave: compósito laminado fibra metal; integridade estrutural; ensaio não destrutivo ultrassônico; processamento digital de sinais.
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CON10-0508 - COMPARAÇÃO DA TENACIDADE À FRATURA ELASTO-PLÁSTICA DINÂMICA DO LAMINADO HÍBRIDO TIGRA COM A DA LIGA DE TITÂNIO MONOLITICA DE GRAU AERONÁUTICO TI6AL4V
Gatti, Maria Cristina Adami¹; Spinelli, Dirceu¹; Tarpani, José Ricardo^1
1Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos
Resumo: A tenacidade à fratura dinâmica Integral-J do laminado híbrido metal-fibra Titânio-Grafite (TiGra) foi comparada à da liga monolítica aeronáutica Ti6Al4V. O TiGra se mostrou mais tenaz à iniciação de danos sob as velocidades de impacto de 2,25m/s e 5,52 m/s, embora no último caso a temperatura tendeu a mitigar esta vantagem sobre a liga-Ti. O TiGra exibiu uma tenacidade à propagação de danos próxima à da liga-Ti na velocidade de impacto de 2,25 m/s, enquanto que, para impactos a 5,52 m/s, a liga Ti6Al4V superou o desempenho do laminado híbrido, especialmente em temperaturas mais altas. O aquecimento dos materiais reduziu significativamente a tenacidade global do TiGra impactado a 2,25 m/s, enquanto um comportamento inverso foi observado para a liga-Ti a 5,52 m/s. O TiGra demonstrou ser invariavelmente o material mais adequado para projetos estruturais mais eficientes (leves) no quesito de tenacidade à fratura dinâmica sob impactos de baixa velocidade até temperaturas de 180ºC. A validação dos critérios de tenacidade elasto-plástica J á fratura rápida de ambos os materiais foi possível, a menos do requisito de comprimento mínimo de entalhe/trinca.
Palavras-chave: ensaio de Impacto Charpy; materiais aeronáuticos; tenacidade à fratura; laminados compósitos.
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CON10-1135 - COMPARAÇÃO DE DIFERENTES MÉTODOS DE SUBESPAÇOS E GERAÇÃO DE RESÍDUOS DE PARIDADE APLICADOS AO MONITORAMENTO DA INTEGRIDADE DE ESTRUTURAS
Inocente Junior, Nilson Roberto¹; Nóbrega, Eurípedes Guilherme de Oliveira^1
1DMC/FEM/Unicamp
Resumo: O monitoramento da integridade de estruturas, do inglês, SHM, é uma área de aplicação multidisciplinar que tem recebido atenção e tem se desenvolvido dentro dos campos da engenharia civil, engenharia de manutenção, entre outros. As diferentes técnicas e procedimentos aplicados em SHM podem ser executados em vários níveis, englobando a detecção, localização e estimação da extensão de danos, além de viabilizar um prognóstico do tempo necessário para uma intervenção sobre a estrutura. Neste trabalho foca-se a questão da detecção de danos em uma estrutura, que é a primeira questão a ser respondida e cuja resposta é decisiva para o sucesso do procedimento do monitoramento da estrutura como um todo, o que exige que essa etapa seja realizada de modo a fornecer uma resposta robusta e confiável. Entre os métodos aplicáveis à detecção de falhas em estruturas citados pela literatura, podemos citar métodos baseados em vibração, em ondas de Lamb, ultra-som, entre outros. A metodologia empregada neste trabalho baseia-se em métodos baseados em vibração estacionária, onde modificações na estrutura refletem-se na mudança de seus parâmetros modais (freqüências naturais e formas de modo de vibração). A análise sobre a mudança dos parâmetros da estrutura é feita por meio de geração e análise de resíduos de paridade, onde uma matriz de paridade é gerada através dos parâmetros de uma estrutura em estado íntegro (sem danos presentes), e utilizada posteriormente para gerar uma função resíduo, que deve ser nula (ou relativamente próxima de zero) no caso da estrutura estar íntegra e significativamente distante de zero no caso da estrutura com algum dano presente. Uma etapa anterior à geração do resíduo é a geração da matriz que será utilizada como matriz de teste para a função de paridade. Nos trabalhos atuais, a matriz utilizada é a matriz de Hankel das covariâncias dos sinais medidos na estrutura ou de uma matriz de observabilidade baseada em algum modelo da estrutura, como um modelo em elementos finitos. A matriz de Hankel das covariancias tem a vantagem de ser facilmente obtida, utilizando, inclusive, métodos de estimação recursivos em tempo real. No entanto, o método atual oferece suporte apenas para a utilização de sinais de saída puros. Neste trabalho investigaremos a obtenção da matriz de observabilidade a partir de um método geométrico, baseado em projeções dos espaços vetoriais das matrizes de entrada e de saída do sistema, o que pode ter a vantagem de prover maior precisão de resultados, para sistemas em que as entradas e as saídas sejam mensuráveis. Alem disso, faremos uma comparação entre as identificações feitas pelos dois métodos, utilizando, primeiramente, um sistema mecânico simulado de poucos graus de liberdade, e depois, aplicando a vigas presentes em uma bancada experimental do laboratório.
Palavras-chave: SHM; Métodos de Subespaços; Resíduos de Paridade.
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CON10-1002 - DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE SINAIS DE IMPEDÂNCIA PARA MONITORAMENTO DA INTEGRIDADE ESTRUTURAL BASEADO EM IMPEDÂNCIA ELETROMECÂNICA
Bitencourt, Tiago Fernandes¹; Palomino, Lizeth Vargas²; Finzi, Roberto Mendes³; Steffen, Valder^2
1Universidade Federal de Uberlândia; ²Universidade Federal de Uberândia; ³Universidade Federal de Goiás
Resumo: O conceito básico da técnica de integridade estrutural baseado na impedância eletromecânica tem a ver com o monitoramento da variação da impedância mecânica da estrutura, causada pela presença de um dano, usando pastilhas de material piezelétrico coladas ou incorporadas à estrutura. Os sensores são objeto de uma excitação elétrica e, daí, obtém-se uma resposta padrão, ou seja, um sinal de referência para a estrutura sem defeito, denominado baseline. Caso ocorra algum tipo de dano incipiente, este sinal de referência sofre uma pequena modificação, indicando a presença do dano. A partir de um tratamento estatístico destes sinais pode-se quantificar o dano através da utilização de valores escalares conhecidos como métricas de dano. Até agora o método utiliza analisadores de impedância comerciais de alto custo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema para medir impedância, econômico e portável para a aplicação do monitoramento de integridade estrutural baseado em impedância eletromecânica.
Palavras-chave: Impedância eletromecânica; Monitoramento de integridade estrutural; Medições de impedância.
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CON10-1070 - DETERMINAÇÃO DA CAUSA DE FALHA EM INSTRUMENTAIS CIRURGICOS NA IMPLANTODONTIA
Ciuccio, Ricardo Luiz¹; Jacomini Filho, Athos²; Quadrelli, Rubens Vieira³; Pereira, Francisco Leite²; Lira, Rafael Afonso Costa²; Arruda, Danilo Alves de^2
1FPJ - Faculdade Politécnica de Jundiaí; ²SIN - Sistema de Implante; ³Universidade Nove de Julho
Resumo: O aço inoxidável é um dos prinicpais materiais empregados na fabricação de instrumentais cirurgicos dentro da implantodontia, devido à combinação de propriedades mecânicas adequadas e elevada resistência a corrosão. Este trabalhdo apresenta um estudo de instrumentais cirurgicos dentro da implantodontia com o propósito de determinar as causas de falha em chave digital hexagonal, composta por uma haste de aço inoxidável martensítico (M340) e o conjunto de tambor e arruela de aço inoxidável austenitico (ABNT 303), por meio do estudo de superfície de fratura.. O objetivo principal deste estudo é identificar a presença de trincas e outros sinais que auxiliem na determinação da causa de falha do produto. A metodologia empregada nesta pesquisa é de carácter exploratório, foi desenvolvida, a partir de ensaios metalográficos e microscópio eletrônico de varredura. Os resultados apresentados servirão de referência para futuras pesquisas relacionadas à implantodontia.
Palavras-chave: Mecânica da fratura; aço inoxidável; resistência Mecânica.
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CON10-0442 - ESTIMATIVA DE VIDA EM FADIGA EM COMPONENTES DE GEOMETRIA SIMPLES SUJEITOS À APLICAÇÃO DE CARREGAMENTO ESTÁTICO USANDO O MÉTODO DE ELEMENTOS DE CONTORNO
Magalhaes, Ricardo Rodrigues¹; Fontes, Cristiano Hora de Oliveira¹; Vieira de Melo, Silvio Alexandre Beisl^1
1Universidade Federal da Bahia
Resumo: A solução de problemas envolvendo fadiga em componentes de geometria simples, por meio da aplicação de cargas estáticas, pode ser usado na estimativa de vida destes componentes. O método de elementos de contorno (MEC) é uma técnica numérica consolidada, usada na análise de problemas estruturais em engenharia. Porém, o emprego do MEC para a simulação de modelos matemáticos tridimensionais, sobretudo em problemas da indústria automitva, ainda é pouco investigado. Nesse trabalho, propõe-se o uso de uma metodologia para estimar a vida em fadiga de componentes com geometrias simples, sujeitos à aplicação de cargas estáticas, baseada no método de elementos de contorno. A utilização do MEC para este tipo de aplicação é comparada com dados de vida em fadiga coletados na literatura, apresentado-se resultados coerentes.
Palavras-chave: método dos elementos de contorno; vida em fadiga; cargas estáticas.
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CON10-1640 - ESTUDO SOBRE FALHAS DEVIDO A TENSÕES DE FLEXÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS SOB ALTAS TEMPERATURAS E INCÊNDIO
Ramos, Roberto Grandelle¹; Vasconcelos, José Marcio do Amaral^2
1Estudante Eng. Mecânica/UFRJ; ²COPPE/UFRJ
Resumo: Sabe-se que o aço, amplamente empregado como material para construções, quando submetido a grandes variações de temperatura é acometido com tensões internas, perda de capacidade de suporte e perda relativa de elasticidade. Apesar de esta não ser a sua condição normal de uso é importante analisar e entender como se comportam estas estruturas em situações extremas e hostis como, por exemplo, um incêndio. Neste artigo é analisado o comportamento de um pórtico plano com três pilares e uma viga em uma situação de incêndio. Com o objetivo principal de calcular as tensões causadas pela flexão da viga em diferentes temperaturas e determinar o risco que estas tensões somadas as ações térmicas podem trazer a tal estrutura. Para isto foi utilizado a ferramenta ANSYS que é um software que fornece uma simulação para engenharia e tem como princípio o método dos elementos finitos. Foi feito um modelo do pórtico utilizando o elemento finito "beam-3" com uma carga distribuída na viga, em seguida, aos poucos foram adicionadas as cargas térmicas, variando a temperatura. Finalmente calcula-se as tensões e as deformações de alguns pontos cruciais da estrutura.
Palavras-chave: Incêndio; Tensão de flexão; Estruturas metálicas.
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CON10-0278 - FUROS CONCÊNTRICOS EM COMPÓSITOS POLIMÉRICOS: INFLUÊNCIA DA CARACTERÍSTICA DA FRATURA
Tinô, Sérgio Renan Lopes¹; Fontes, Raphael Siqueira¹; Aquino, Eve Maria Freire de^1
1UFRN - Programa de Pós-graduação em Engenharia mecânica
Resumo: A presença de descontinuidade geométrica na seção transversal dos elementos estruturais em geral sempre induz a determinadas características da fratura, fator importante na prevenção da falha desses elementos frente aos mais diversos tipos de carregamentos. No caso dos laminados compósitos poliméricos reforçados com fibras espera-se o mesmo comportamento além da influência do tipo de reforço e sua orientação interna nas camadas. O objetivo desse trabalho de investigação visa um estudo detalhado da influência da presença de furos concêntricos na característica da fratura em laminados compósitos poliméricos reforçados tanto com fibras sintéticas quanto naturais. A orientação das fibras com relação à direção da aplicação da carga também é um parâmetro a ser estudado. O carregamento utilizado para tanto é o de tração uniaxial. Para se entender a influência da presença do furo na característica da fratura dos compósitos poliméricos, duas diferentes configurações de laminados compósitos foram estudadas: um unicamente reforçado com tecido de fibras de vidro-E (CV) e o outro do tipo híbrido, ou seja, reforçado com tecido de fibras de vidro-E e fibras de juta (CH). A análise da fratura foi realizada em dois níveis: análises macroscópicas e microscópicas (óptica e MEV). Os resultados mostraram influência de todos os parâmetros acima relacionados na característica final da fratura.
Palavras-chave: Laminados Compósitos poliméricos; furo concêntrico; fratura.
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CON10-0383 - INFLUÊNCIA DO FORMATO DAS PASTILHAS CERÂMICAS PIEZELÉTRICAS NAS RESPOSTAS DO MÉTODO DE MONITORAMENTO DE INTEGRIDADE ESTRUTURAL BASEADO NA IMPEDÂNCIA ELETROMECÂNICA
Palomino, Lizeth Vargas¹; Tsuruta, Karina Mayumi¹; Sousa, Marcos Morais¹; Rade, Domigos Alves¹; Steffen, Valder Junior^1
1UFU
Resumo: A técnica de integridade estrutural baseado na impedância eletromecânica tem a ver com o monitoramento da variação da impedância mecânica das estruturas, causada pela presença de um dano. Os sensores mais utilizados nesta técnica, são pastilhas de material piezelétrico que são coladas na superfície da estrutura em que se deseja monitorar a integridade estrutural. Nesta técnica, é utilizada uma excitação elétrica que fornece uma resposta padrão, que é um sinal de referência para a estrutura sem defeito, chamado de baseline. Caso ocorra algum tipo de dano incipiente, este sinal de referência sofre uma pequena modificação, indicando a presença do dano. E a partir de um tratamento estatístico destes sinais, pode-se quantificar o dano através da aplicação de métricas do dano que é a base do método. Assim, este trabalho tem como objetivo apresentar uma análise da influência dos formatos das pastilhas piezelétricas nas leituras das respostas do método da impedância eletromecânica. Palavras chaves: impedância eletromecânica, monitoramento de integridade estrutural, materiais piezelétricos.
Palavras-chave: impedância eletromecânica; sensores; monitoramento; integridade estrutural; materiais piezelétricos.
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CON10-1259 - NUMERICAL ANALYSIS OF MIXED MODE I-II DELAMINATION GROWTH IN COMPOSITE LAMINATES
Arbelo, Mariano Andrés¹; Donadon, Mauricio Vicente¹; de Almeida, Sergio Frascino Müller^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: The present work focuses on the development of numerical models to simulate mixed mode delamination growth in composites laminates. A new modelling technique was studied and implemented for this purpose using a newly developed contact-logic, proposed by Donadon and Almeida, implemented as user-defined material models into ABAQUS/Explicit. The numerical predictions were compared with experimental results obtained for three mixing ratios, 25%, 50% and 75%. A good correlation between predicted and measured load × displacement curves was obtained. Advantages and disadvantages of the numerical model proposed in this work are presented and discussed.
Palavras-chave: Composites; Delamination; Fracture mechanics; Damage mechanics; Finite elements.
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CON10-0982 - NUMERICAL INVESTIGATION OF STRESS DISTRIBUTION IN NET-SECTION OF A CENTER-CRACKED METALLIC SHEET
Matos Carvalho, Tiago Henrique¹; Pastoukhov, Viktor^1
1Universidade de Taubaté
Resumo: This works deal with a stress distribution investigation in metallic sheets with strong stress concentrators. The numerical solution of boundary problems of the Theory of Elasticity was performed, through the Finite Element Method, in structures simulation software and follows the sequence: definition of material mechanical properties; creation of the finite element model, local constraints, external forces; simulation and post-analysis stress values.At second step, sheets with different ratio (length/width) were studied. The obtained results show that ratio greater than 3 is necessary to neglect the effect of boundary conditions on stress diagram in net-section. At next step, were studied sheets with fixed size and different lengths of central crack under uniform remote tension. The results were compared with asymptotic solution of linear fracture mechanics, in order to verify the zone extension of strong stress concentration.Then were performed the numerical analysis of plastic zone extension based on Irvin-type approach. Considering as elastic-plastic ideal, the difference between load flow in the zone where elastic solution results in values higher than yield stress, and load flow for real elastic-plastic material, is redistributed to former elastic zone. Due to effective load increase, stress in elastic zone increases too, needing a correction of initial estimation of plastic zone size, through comparison of stress diagram for elastic material and the yield stress of material. The implementation of this approach to numerical FEM analysis of stress distribution requires special iterative algorithm, aimed at determination of effective coefficient of stress increase in elastic zone, due to presence of plastic strain at crack tip. The obtained results show strong effect of both crack length to sheet width ratio and remote tension stress to yield stress ratio on plastic zone extension. The possible analytical approximation of numerical results is discussed.
Palavras-chave: stress concentrators; cracks; finite elements method; fracture resistance; plastic zone.
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CON10-1490 - PREVISÃO DA VIDA À FADIGA EM VIGAS DE PONTES DE AÇO SOB CARREGAMENTO CÍCLICO DE AMPLITUDE VARIÁVEL
MONTEZUMA, MARCOS FÁBIO VERÍSSIMO¹; CARVALHO, MÁRCIO CORRÊA²; DEUS, ENIO PONTES^3
1PETROBRAS DISTRIBUIDORA S.A.; ²CENTEC - INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO; ³UFC - UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
Resumo: Pontes de aço normalmente estão sujeitas a carregamentos cíclicos de amplitude variável, com tipo e frequência de tráfego ao acaso. Dessa forma, a nucleação e propagação de trincas nos elementos estruturais de uma ponte podem ser resultantes das flutuações de carregamentos. Após determinar a localização e o tamanho de uma falha existente, tem-se de imediato a preocupação com a previsão de sua propagação a fim de se ter um tempo conveniente para o reparo. Desta maneira, os conceitos de mecânica da fratura e fadiga são fundamentais para o correto entendimento do problema. Neste trabalho é feito o desenvolvimento de um modelo computacional para análise do crescimento de trincas utilizando-se os modelos do Valor Médio Quadrático e Ciclo-a-Ciclo. Nas simulações relizadas, observa-se a influência dos carregamentos de amplitudes variáveis sobre a previsão de vida da estrutura. Foram consideradas como variáveis de entrada do programa, diferentes tamanhos iniciais de trincas e diferentes histórias de carregamentos. Dessa forma, pôde-se avaliar a dispersão dos resultados de previsão de vida da estrutura, como a variação dos diferentes parâmetros de entrada.
Palavras-chave: Pontes de Aço; Propagação de trincas em fadiga; Carregamentos variáveis; Previsão de vida.
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CON10-2099 - USO DE REDE NEURAL ARTIFICIAL APLICADA À CLASSIFICAÇÃO AUTOMÁTICA DE DESCONTINUIDADES EM CHAPAS DE COMPÓSITO LAMINADO DE ALUMÍNIO E EPÓXI REFORÇADO POR FIBRA DE VIDRO
Lopes, Diego Bastos Pinheiro¹; Filho, Eduardo Furtado Simas¹; Farias, Cláudia Teresa Teles¹; Barbosa, João Carlos¹; Oliveira, Moisés Araújo¹; Santos, Ygor Tadeu Bispo¹; Lopes, Juliana Lima da Silva¹; Ribeiro, Igor Souza^1
1IFBA
Resumo: Compósitos metálicos laminados com matriz polimérica reforçada por fibras (LFM) têm sido largamente empregados na indústria aeronáutica, encontrando ainda aplicações na engenharia civil e mecânica. Estes materiais apresentam grandes vantagens como elevada rigidez associada a uma baixa massa específica, longo tempo de vida e diversidade de aplicações devido à flexibilidade quanto ao formato do laminado. Entretanto, este material sofre com mecanismos de degradação de difícil detecção nos estágios iniciais. Este trabalho visa contribuir no desenvolvimento de novas metodologias de avaliação estrutural de equipamentos que utilizem LFM. Para tal, foi realizada varredura ultrassônica com ondas longitudinais em corpos de prova de compósito laminado de alumínio e epóxi reforçado por fibra de vidro com três configurações distintas: sem defeito, com delaminação e com fratura de fibra. Devido à dificuldade de análise e interpretação de sinais provenientes de ensaio não destrutivo ultrassônico em materiais compósitos, técnicas de Inteligência Artificial (IA) foram utilizadas como ferramenta auxiliar na classificação. Após passarem por uma etapa de pré-processamento, envolvendo a transformada de Fourier, os sinais aquisitados alimentaram uma rede neural tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, com fins de classificá-los quanto à presença e tipo de descontinuidade.
Palavras-chave: compósito laminado fibra metal; ensaio não destrutivo ultrassônico; inteligência artificial.
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