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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44851
ORCID: | ![]() |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Modelagem numérica e análise experimental do monitoramento da integridade estrutural de sistemas mecânicos baseado em impedância eletromecânica |
Alternate title (s): | Numerical modeling and experimental analysis of structural integrity monitoring of mechanical systems based on electromechanical impedance |
Author: | Freitas, Fernanda Beatriz Aires de |
First Advisor: | Cavallini Junior, Aldemir Aparecido |
First member of the Committee: | Marqui Junior, Carlos De |
Second member of the Committee: | Bueno, Douglas Domingues |
Third member of the Committee: | Molina, Fabian Andres Lara |
Fourth member of the Committee: | Lobato, Fran Sérgio |
Fifth member of the Committee: | Steffen Junior, Valder |
Summary: | A técnica de monitoramento de integridade estrutural baseada em impedância eletromecânica (ISHM, do inglês Impedance-based Structural Health Monitoring) tem se mostrado eficaz na detecção de falhas em diversas estruturas de engenharia. No entanto, compreender seu comportamento é fundamental para otimizar sua aplicação. Por esta razão, neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos no software ANSYS®, com o objetivo de representar os resultados obtidos pela técnica ISHM. Com uma representação precisa desta técnica, é possível selecionar o transdutor piezelétrico ideal, definindo adequadamente seu tipo, posição e tamanho para acoplá-lo à estrutura monitorada. Essa abordagem não só contribui para a redução de custos experimentais, mas também melhora a eficácia da técnica ISHM na identificação de danos. Além do modelo proposto, é apresentada uma análise de sensibilidade que identifica os parâmetros mais influentes. Também foram avaliadas diferentes espessuras da camada de cola, com comparação dos resultados experimentais e numéricos em condições saudável e danificada. Os resultados indicam que, apesar das diferenças considerando as assinaturas de impedância numéricas e experimentais, existe a mesma tendência entre simulação e experimento, confirmada pelos índices de dano, que também apresentam a mesma tendência. Essa abordagem aprimora a aplicação da técnica ISHM, proporcionando uma compreensão de seu comportamento, o que possibilita uma implementação mais precisa. |
Abstract: | The electromechanical impedance-based structural health monitoring technique (ISHM) has proven effective in detecting faults in various engineering structures. However, understanding its behavior is essential for optimizing its application. For this reason, a finite element model was developed in this work using ANSYS® software to represent the results obtained by the ISHM technique. With an accurate representation of this technique, it is possible to select the ideal piezoelectric transducer by appropriately defining its type, position, and size for coupling to the monitored structure. This approach not only contributes to reducing experimental costs but also enhances the effectiveness of damage identification. In addition to the proposed model, a sensitivity analysis is presented to identify the most influential parameters. Different adhesive layer thicknesses were also evaluated, comparing experimental and numerical results under healthy and damaged conditions. The results indicate that, despite variations in impedance signatures, there is a consistent trend between simulation and experiment, confirmed by the damage indices, which also follow the same trend. This approach enhances the application of the ISHM technique by providing a better understanding of its behavior, enabling a more precise implementation. |
Keywords: | ISHM ISHM Transdutor piezelétrico Piezoelectric transducer Análise de sensibilidade Sensitivity analysis Espessura da camada de cola Adhesive layer thickness Modelagem por elementos finitos Finite element modeling |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS |
Subject: | Engenharia Mecânica Adaptação de impedância Transdutores |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | FREITAS, Fernanda Beatriz Aires de. Modelagem numérica e análise experimental do monitoramento da integridade estrutural de sistemas mecânicos baseado em impedância eletromecânica. 2025. 160 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5506. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5506 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44851 |
Date of defense: | 27-Jan-2025 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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