Publicação: Avaliação da influência da temperatura no método de ISHM aplicado em eixos de material compósito de máquinas rotativas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Esta dissertação de mestrado propõe uma metodologia capaz de aumentar a robustez do método ISHM de forma a deixá-lo menos sensível a variação de condições ambientais e operacionais. Neste caso, são investigados dois eixos de material compósito, considerando variação de temperatura e condições operacionais. Para isto, o primeiro eixo foi submetido a experimentos realizados com auxílio de uma câmara climática para melhor controle de temperatura, simulando assim variações ambientais. Por outro lado, o segundo foi utilizado como eixo de uma máquina rotativa operando em diferentes velocidades de rotação. Nestas duas etapas experimentais, uma porca foi acoplada a superfície dos eixos de modo a simular o dano. As assinaturas de impedância foram obtidas com auxílio de um analisador de impedância e um impedancímetro. Os resultados obtidos mostraram que o método ISHM foi capaz de detectar os danos nos eixos estudados. Além disso, foi constatado experimentalmente que as variações de temperatura e condições operacionais causaram modificações indesejadas nas assinaturas de impedância. A otimização utilizando uma estratégia híbrida, Evolução Diferencial (ED) e Nelder-Mead (NM), não foi eficiente para minimizar a influência dessas variações ao longo de toda a faixa de frequência investigada. Acredita-se que esta dificuldade está associada a não linearidade das assinaturas de impedância medidas nos eixos de material compósito. Diante deste cenário, uma nova metodologia de compensação foi proposta com a ideia de buscar regiões ótimas de frequência nas assinaturas de impedância medidas. A condição de dano é avaliada dentro da faixa de frequência ideal. Dessa forma, resultados obtidos pela metodologia proposta, quando comparados com os anteriores, se apresentaram mais interessantes, uma vez que as variações ocasionadas por diferentes temperaturas e condições operacionais foram minimizadas, evitando a detecção de falso-positivos.
Abstract
This master’s thesis proposes a methodology capable of increasing the robustness of the
ISHM method in order to make it less sensitive to variations in environmental and operational
conditions. In this case, two shafts of composite material are investigated considering temperature and operational condition variations. For this aim, the first shaft was subjected to
experiments carried out in a climatic chamber for temperature control purposes, thus simulating
environmental variations. On the other hand, the second shaft was used in a rotating machine
operating at different rotation speeds. In these two experimental tests, a nut was attached to the
surface of the shafts in order to simulate the damage conditions. Impedance signatures were
measured using an impedance analyzer and an impedance meter. The obtained results demonstrated that the ISHM method was able to detect the considered damages. Additionally, it was
found experimentally that variations in temperature and operating conditions caused unwanted
changes to the impedance signatures. The optimization process using a hybrid strategy, Differential Evolution (ED) and Nelder-Mead (NM), was not efficient to minimize the influence of
these variations throughout the investigated frequency range. This difficulty is associated with
the nonlinear behavior of the impedance signatures measured in the composite shafts according
to the considered temperature and operational condition variations. Thus, a new compensation
methodology was proposed aiming at seeking optimal frequency regions in the measured impedance signatures. The damage condition is evaluated within the optimal frequency range. Thus,
the results obtained by the proposed methodology, when compared with the previous one, were
more interesting, since the influence of temperature and operational condition variations in the
impedance signatures were minimized, avoiding the detection of false positives.
Palavras-chave
ISHM, Máquinas rotativas, Eixo compósito, Temperatura, Otimização, Rotating machines, Composite shaft, Temperature, Optimization
Citação
FREITAS, Fernanda Beatriz Aires de. Avaliação da influência da temperatura no método de ISHM aplicado em
eixos de material compósito de máquinas rotativas. 2020. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.673.
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