Ondas guiadas aplicadas na detecção de defeitos em placas

Abstract

A detecção de defeitos subcríticos em estruturas onde pelo menos uma das dimensões é muito maior que as demais, como por exemplo vigas e barras, tem implicações econômicas de suma importância. São muitos os tipos de estruturas que se podem classificar dentro do grupo indicado, tais como cascos de navios, vasos de pressão, tanques, trilhos de trem, tubulações entre outras. Detectar defeitos subcríticos permite planejar sua reparação e ou substituição evitando perdas humanas, ecológicas e econômicas. A geometria particular deste tipo de estrutura faz com que as ondas mecânicas neste domínio se propaguem como ondas guiadas, abrindo diversas possibilidades de detecção de mudanças geométricas. As dimensões finitas da estrutura – denominada de guia de ondas - caracteriza o tipo de ondas que podem propagar. Neste contexto, faz-se o estudo de uma placa em estado plano de deformações realizando-se sobre a mesma simulações de diversas geometrias de defeitos, de modo a verificar como os mesmos modificam a propagação de um pacote de ondas com frequência e distribuição característica utilizada como excitação. As simulações foram feitas no software de elementos finitos LS-DYNA. As curvas de dispersão da estrutura estudada são montadas, permitindo entender as mudanças produzidas pelos defeitos estudados.

Detection of subcritical defects in structures where at least one dimension is much larger than the other two, such as beams and bars, has paramount economic implications. There are many types of structures that can be classified within the aforementioned group, such as ship hulls, pressure vessels, tanks, train rails, pipelines among others, and detecting subcritical defects makes it possible to plan their repair and/or maintenance, avoiding human, ecological and economic losses. The particular geometry of this type of structure makes the mechanical waves in this domain propagate as guided waves, which opens up several possibilities for detecting geometric changes. The finite dimensions of the studied structure called waveguide characterize the type of waves that can propagate. In this context the study of a plate in a plane state of deformations is accomplished, and on the same are realized simulations of diverse geometries of defects studying how they modify the propagation of a package of waves with frequency and characteristic distribution used as excitation. The simulations were performed in LS-DYNA finite element software. The dispersion curves of the studied structure are assembled and this allows to understand the changes produced by the defects studied.