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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Modelagem e desenvolvimento de algoritmos para pré-processamento de sinais em sistemas mecânicos cuja integridade estrutural é monitorada pelo método da impedância eletromecânica
Alternate title (s): Modeling and development of algorithms for signal preprocessing in mechanical systems whose structural integrity is monitored by the electromechanical impedance method
Author: Borges, Júlio Almeida
First Advisor: Finzi Neto, Roberto Mendes
First member of the Committee: Cavalini Júnior, Aldemir Ap.
Second member of the Committee: Schroden Nomelini, Quintiliano Siqueira
Third member of the Committee: Moura Jr, Jóse dos Reis Vieira de
Summary: 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.
Keywords: 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
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: 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.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2017.84
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21166
Date of defense: 24-Dec-2017
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