L’impact de l’image

Visando avaliar o desempenho do sistema proposto, alguns testes foram realizados utilizando como espécime uma placa de alumínio (estrutura monitorada) de 500×30×2 mm3

com massa de 86,72 g, como mostrado na Figura 24. Um transdutor circular de PZT, modelo 7BB–27–4 da Murata, com diâmetro de 19,7 mm e espessura de 0,24 mm foi colado em uma das extremidades da placa utilizando cola a base de cianoacrilato. Dano estrutural foi induzido na estrutura colocando uma carga (pequena porca de aço de 3,16 g) a diferentes distâncias do transdutor piezelétrico. A carga representa 3,64% do peso da placa de alumínio. Esse método é geralmente utilizado na literatura e tem a vantagem de não causar danos permanentes no espécime sob teste.

Neste estudo, um NSI foi instalado com a estrutura monitorada a uma distância máxima de 35 m do nó de enlace, pois a comunicação sem fio do módulo transceptor foi realizada usando sua antena interna. Além do gerenciamento dos NSIs, o processamento das assinaturas de tensão rms e o cálculo dos índices de dano foram realizadas em um notebook usando a interface de software mostrada na Figura 19.

Figura 24 – Estrutura/PZT e porca de aço.

Fonte: Elaboração do próprio autor.

Como mencionado anteriormente, a assinatura baseline representa as medições de tensão

rms no transdutor para a estrutura na condição íntegra (sem carga) e as assinaturas de

monitoramento representam as medições de tensão rms no transdutor para a estrutura na condição “danificada”.

Primeiramente, a assinatura baseline foi registrada, depois, novas assinaturas de

monitoramento foram obtidas mediante a colocação da carga a distâncias de 10, 20, 30 e 40 cm do transdutor piezelétrico. Os índices RMSD e CCDM foram calculados utilizando as Equações (13) e (14) para as faixas de frequência de 17–33 kHz e 120–140 kHz com passos de 4 Hz. As faixas de frequências para calcular os índices de dano foram determinadas experimentalmente, considerando que nessas faixas os índices de dano oferecem uma melhor sensibilidade para a detecção de danos. No entanto, diferentes faixas podem ser obtidos para outros tipos de estruturas, transdutores ou danos. Além disso, deve-se notar que o sistema proposto permite analisar a estrutura para frequências desde 5 kHz até 250 kHz. O monitoramento de dano para frequências mais altas pode ser realizado utilizando um projeto apropriado.

Para a estrutura usada neste estudo, foi observado experimentalmente que a faixa de frequência de 17–33 kHz é a faixa que oferece maior sensibilidade para a detecção de danos. Esse fato pode ser observado na ilustração apresentada na Figura 19. Então, para observar maiores detalhes dessa faixa, as diferentes assinaturas são mostradas na Figura 25.

Figura 25 – Assinaturas de tensão rms para a faixa de frequência de 17–33 kHz.

Fonte: Elaboração do próprio autor.

PZT _{Placa de alumínio Porca de aço}

É comprovado que a mesma faixa de frequência é sensível para o SHM se outros danos foram induzidos, colocando cargas de diferente forma, tamanho e peso (2, 4, 6 e 8 gramas).

Por outro lado, a fim de mostrar a boa resolução do sistema de aquisição, na Figura 26 são apresentadas as diferentes assinaturas para a faixa de frequência de 120–140 kHz, mesmo parecendo que essas assinaturas têm variações muito pequenas, segundo a ilustração apresentada na Figura 19.

Figura 26 – Assinaturas de tensão rms para a faixa de frequência de 120–140 kHz.

Fonte: Elaboração do próprio autor.

Assim, na Figura 27 mostram-se as diferentes assinaturas obtidas, porém apenas para duas faixas estreitas, que são: (1) 23–25 kHz e (2) 130–132 kHz. O uso de faixas estreitas é para permitir uma boa comparação entre as assinaturas.

Figura 27 – Assinaturas de tensão rms para (a) faixa de frequências baixas e (b) faixa de

frequências altas.

Fonte: Elaboração do próprio autor.

Na Figura 27, observa-se que a presença de cargas causa variação substancial nas assinaturas de tensão rms, particularmente quando a carga é localizada a distâncias de 30 e

10 cm do transdutor piezelétrico, para as faixas de frequências baixas e frequências altas, respectivamente. Esses resultados confirmam que a tensão rms é sensível e, portanto, viável

para detectar danos em estruturas.

Usando a interface de software descrita na Seção 4.3.1, o NSI foi gerenciado com sucesso

através da RSSF. A transferência de comandos e dados foram realizados dentro dos intervalos de tempo previstos, comprovando que os algoritmos de comunicação sem fio implementados, descritos na Seção 4.3.4, funcionam satisfatoriamente. De fato, foram realizados vários testes comprovatórios para cada um dos casos analisados, verificando que existe repetitividade nas medições e que as assinaturas de tensão rms obtidas através da RSSF são similares às obtidas

em (CORTEZ; VIEIRA FILHO; BAPTISTA, 2013).

Uma comparação quantitativa, ou mais exata, é possível através dos índices de dano. Na Figura 28 apresentam-se os índices (a) RMSD e (b) CCDM calculados para as faixas de frequência de 17–33 kHz e 120–140 kHz. Ambos os índices foram normalizados considerando o valor de 1,00 para a estrutura em estado íntegro.

Figura 28 – Índices (a) RMSD e (b) CCDM obtidos para as condições de estrutura íntegra e

com danos localizados às distâncias de 10, 20, 30, e 40 cm do transdutor piezelétrico.

Fonte: Elaboração do próprio autor.

O índice CCDM proporcionou melhores resultados. Quando comparados com a condição de estrutura íntegra, os valores dos índices CCDM obtidos para a estrutura com dano induzido são 120 vezes maiores para a faixa de frequências baixas e perto de 40 vezes maiores para a faixa de frequências altas. Particularmente, quando a carga é localizada a distâncias de 30 e

10 cm do transdutor piezelétrico, as proporções são de 153 vezes (para a faixa de frequências baixas) e 53 vezes (para a faixa de frequências altas), respectivamente. Por outro lado, os valores obtidos para o índice RMSD foram menores. As proporções entre a condição de estrutura danificada e estrutura íntegra estão entre 11,4 e 13,4 para a faixa de frequências baixas e entre 6,1 e 9,3 para a faixa de frequências altas.

Em ambas as faixas de frequência analisadas, é possível estabelecer um limiar, acima do qual, uma estrutura sujeita a dano pode ser considerada danificada. A escolha do limiar dependerá de diversos fatores, entre eles o tipo de estrutura e o tipo de dano a ser detectado. No caso da estrutura em estudo, um exemplo prático para estabelecer o valor do limiar pode ser baseado nos valores obtidos dos índices; para o índice RMSD esse valor pode ser 5 e para o índice CCDM esse valor pode ser 30. Mudanças na estrutura que provocam maiores valores dos índices, podem ser indicadores que existe dano na estrutura. Portanto, os resultados experimentais indicam conclusivamente que o sistema sem fio proposto é viável para detectar danos estruturais.

Embora os índices de dano sejam mais baixos para a faixa de frequências altas, isso não indica uma deficiência do sistema proposto, pois a medições sempre foram verificadas por testes de repetitividade. De acordo com o estudo apresentado por Baptista e Vieira Filho (2010), espera-se que os índices diminuam à medida que a frequência aumenta. Por outro lado, é difícil observar uma tendência nos valores dos índices, ainda que as cargas fossem as mesmas e colocadas apenas em diferentes lugares, uma vez que a mudança na resposta dinâmica da estrutura é distinta em cada caso e a colagem do transdutor em cada lugar da estrutura é diferente.