Publicação: Modelagem e desenvolvimento de algoritmos para pré-processamento de sinais em sistemas mecânicos cuja integridade estrutural é monitorada pelo método da impedância eletromecânica
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CNPQ::ENGENHARIAS, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O Monitoramento da Integridade Estrutural baseado na técnica da Impedância Eletromecânica
permite a detecção de alterações em estruturas, possibilitando a identificação e o reparo de
danos. A técnica baseia-se em obter assinaturas de impedância da estrutura monitorada, em
diversos momentos da operação da mesma. Possíveis danos são identificados pela
comparação matemática entre as assinaturas obtidas. Sendo uma técnica bastante precisa,
variações na temperatura e efeitos externos como vibrações e campos eletromagnéticos
atuantes sobre a estrutura monitorada representam perturbações que tendem a gerar erros
no processo de monitoramento. Para tornar o processo de diagnóstico mais robusto, torna-se
necessário dissociar os verdadeiros efeitos de alteração estrutural daqueles que são
considerados interferências externas. O presente trabalho tem por objetivo mostrar um estudo
de caso, usando um painel aeronáutico de alumínio como corpo de prova, em que a influência
dos fatores não previstos na técnica da impedância é identificada e caracterizada por meio de
modelos estatísticos. Para realizar estas análises, foram executados experimentos utilizando
transdutores piezelétricos acoplados ao referido painel. Os experimentos submeteram o
painel à variação de temperatura e à inclusão de danos simulados. A partir dos dados de
assinatura de impedância obtidos, comprovou-se a eficiência dos modelos estatísticos
elaborados, sendo possível tanto separar e identificar a influência do dano simulado e da
temperatura quanto estabelecer um intervalo de confiança nas análises desenvolvidas. Com
esses resultados, é possível indicar que a técnica de análise estatística proposta torna-se uma
útil ferramenta de pré-processamento de dados em aplicações de monitoramento de
estruturas baseados no método da impedância eletromecânica.
Abstract
Structural Integrity Monitoring based on the Electromechanical Impedance technique allows
the detection of changes in structures, allowing the identification and repair of damages. The
technique relies on obtaining impedance signatures from the monitored structure, at various
moments of its operation. Possible damages are identified by the mathematical comparison
between the signatures obtained. As a very precise technique, variations in temperature and
external effects such as vibrations and electromagnetic fields acting on the monitored structure
represent perturbations that tend to generate errors in the monitoring process. To make the
diagnostic process more robust, it becomes necessary to decouple the true structural alteration
effects from those that are considered external interferences. The present work aims to show
a case study using an aluminum aeronautical panel as a test body, in which the influence of
factors not predicted in the impedance technique is identified and characterized by means of
statistical models. To perform these analyzes, experiments were performed using piezoelectric
transducers coupled to said panel. The experiments subjected the panel to temperature
variation and to the inclusion of simulated damages. From the impedance signature data
obtained, the efficiency of the elaborated statistical models was verified, being possible to
separate and identify the influence of the simulated damage and the temperature, as well as
to establish a confidence interval in the developed analyzes. With these results, it is possible
to indicate that the proposed statistical analysis technique becomes a useful tool for data
preprocessing in structural monitoring applications based on the electromechanical impedance
method.
Palavras-chave
ISHM, ISHM, Pré-processamento, pre-processing, PZT, PZT, Assinatura de impedância, Impedance signature, Métodos estatísticos, Statistical methods, Estruturas metálicas, Metallic structures, Engenharia mecânica, Mechanical engineering, Finzi Neto, Roberto Mendes, Finzi Neto, Roberto Mendes, Universidade federal de uberlândia, Universidade federal de uberlândia, Programa de pós-graduação em engenharia mecânica, Graduate program in mechanical engineering
Citação
BORGES, J. A. Modelagem e desenvolvimento de algoritmos para pré-processamento de sinais em sistemas mecânicos cuja integridade estrutural é monitorada pelo método da impedância eletromecânica. Uberlândia 2017. 153 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.