Análise do comportamento do segundo harmônico de ondas guiadas em resposta à fadiga e ao tempo de propagação em tiras de armadura de tração de risers flexíveis

Abstract

Este trabalho destaca a importância da detecção de danos em estruturas de engenharia correlacionando dano em fadiga com a segunda harmônica de ondas guiadas. Danos microscópicos são difíceis de identificar com as técnicas atuais, porém têm um impacto significativo nos parâmetros não-lineares dos materiais. Técnicas de ultrassom não-linear demonstraram ser eficazes na detecção e monitoramento de dano e alterações microestruturais. O propósito principal deste estudo é aplicar o método de inspeção de ondas guiadas não-lineares para detectar a propagação cumulativa de harmônicos superiores e analisar danos microestruturais nas tiras de armadura de tensão dos risers flexíveis durante o processo de fadiga. Os resultados obtidos revelam que o arame de armadura de tração de um risers flexível estudado exibe propagação cumulativa ao realizar a análise através de modos longitudinais e flexurais. Consequentemente, os valores do parâmetro de não-linearidade aumentam em até dez vezes à medida que o tempo de propagação avança. Além disso, o indicador de dano calculado é capaz de indicar o dano resultante do processo de fadiga até a falha do material através da análise com modos longitudinais, mas ao realizar a análise com modos flexurais os resultados não se mostraram positivos.

This work emphasizes the significance of damage detection in engineering structures by correlating fatigue damage with the second harmonic of guided waves. Microscopic damages are challenging to identify using current techniques, yet they have a significant impact on the nonlinear parameters of materials. Nonlinear ultrasound techniques have proven effective in detecting and monitoring damage and microstructural changes. The primary purpose of this study is to apply the nonlinear guided wave inspection method to detect the cumulative propagation of higher harmonics and analyze microstructural damage in the tension armor strips of flexible risers during the fatigue process. The obtained results reveal that the tension armor wire of a studied flexible riser exhibits cumulative propagation when analyzed through longitudinal and flexural modes. Consequently, the values of the nonlinearity parameter increase up to ten times as the propagation time advances. Furthermore, the calculated damage indicator is capable of indicating the damage resulting from the fatigue process up to material failure through the analysis with longitudinal modes, but the results were not positive when conducting the analysis with flexural modes.