Objectifs du projet de recherche et méthodologie

Neste experimento a viga foi engastada na morsa de forma análoga ao experimento anterior, porém esta foi posicionada em frente a um ventilador, o qual gerou um fluxo de ar turbulento, que foi responsável pela excitação estrutural, o aparato experimental é apresentado na Figura 44, onde pode ser observada a localização dos alvos na viga, bem como o ponto de referência que será utilizado para construção das densidades espectrais.

Figura 44 – Aparato experimental da viga em aço inoxidável. Fonte: Autoria própria

A filmagem foi realizada através da câmera análoga as seções anteriores, a uma taxa de 240 quadros por segundo, e resolução de 512x384 pixels. Já o tempo de aquisição foi de 2 segundos e, portanto, foram analisados 480 quadros ao total. Destaca-se que, ao longo da viga, foram posicionados sete alvos, igualmente espaçados, e a câmera foi posicionada a frente da estrutura de testes, assim como no experimento anterior. Depois de adquirido o vídeo, as imagens são processadas utilizando a metodologia proposta, conforme ilustrado na Figura 45, que apresenta o deslocamento dos alvos no domínio do tempo.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Figura 45 – Resultado no tempo da viga de aço inoxidável, (a) alvo 2, (b) alvo 3, (c) alvo 4, (d) alvo 5, (e) alvo 6 e (f) alvo 7.

Fonte: Autoria própria

Nas Figura 46a-e são apresentadas as densidades espectrais de potência cruzadas, obtidas a partir da correlação entre os pontos 2, 3, 5, 6, 7 com o ponto de

referência 4 (conforme ilustrado na Figura 44) respectivamente. E na Figura 46f é apresentado a densidade espectral de potencia relativo ao ponto 4.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Figura 46- Densidade espectral de potencia dos pontos, (a) ponto 2, (b) ponto 3, (c) ponto 5, (d) ponto 6, (e) ponto 7 e (f) ponto 4.

Fonte: Autoria Própria

Encontradas as densidades espectrais, assim como no experimento anterior, esses dados foram utilizados como dados de entrada no EMA. Os amortecimentos calculados pelo programa são apresentados na Figura 47.

(a) (b)

Figura 47 - Amortecimento da viga de aço inoxidável, (a) primeiro modo e (b) segundo modo. Fonte: Autoria própria.

As frequências do primeiro e segundo modo foram calculadas através do EMA e os resultados foram confrontados com os resultados encontrados numericamente, na Tabela 8 é apresentado essa comparação, assim como o erro percentual entre os métodos.

Tabela 8 – Resultados da analise modal experimental da viga de aço inoxidável.

MODO NUMÉRICA EXPERIMENTAL ERRO %

1º 8.90 8.91 0.11

2º 55.81 56.72 1.63

Fonte: Autoria própria.

Nas Figura 48a e 52c são mostrados o primeiro e o segundo modos da viga de aço inoxidável obtido experimentalmente, respectivamente, e nas Figura 48b e 52d são apresentado o primeiro e o segundo modos simulados, respectivamente.

(a) _(b)

(c) (d)

Figura 48 - Ilustração do 1º e 2º modos de vibrar da viga de aço inoxidável Fonte: Autoria Própria

Como foi apresentado, o erro entre os métodos numérico e experimental foi relativamente pequeno, demonstrando a eficácia do método proposto. Para verificar a correlação entre os autovetores dos métodos, foi calculado o coeficiente MAC, que está representado graficamente na Figura 49.

Figura 49 – Coeficiente de MAC da viga de aço inoxidável. Fonte: Autoria Própria

Como pode ser observado, o coeficiente de MAC mostrou que os autovetores dos métodos experimental e numérico possuem boa correlação, portanto como o erro entre os valores de frequência encontrados entre ambos os métodos foi relativamente pequeno, novamente a metodologia proposta mostra-se relevante como alternativa a outros tipos de sensores, acelerômetro por exemplo, para realização de análise modal baseada apenas na resposta.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O trabalho discute o desenvolvimento e implementação de uma proposta de medição não interventiva de deslocamento, utilizando uma única câmera digital. A presente metodologia, conforme demostrada anteriormente é relativamente nova, e vem ganhando a atenção da comunidade cientifica pela facilidade de uso e aplicação nas mais diversas áreas, como dinâmica, materiais fluídos entre outras. Os conceitos e embasamento teórico são apresentados, envolvendo uma discussão de como se dá a formação e obtenção de imagens digitais, assim como, a definição e obtenção dos parâmetros intrínsecos das câmeras.

Inserido neste contexto, o presente trabalho mostrou que, a partir de uma câmera relativamente de alta frequência foi possível obter relevantes resultados tanto estáticos, como dinâmicos. A avaliação da metodologia proposta foi realizada, inicialmente, através de três testes. O primeiro visou descobrir o erro implícito do sistema utilizando um único alvo. Já o segundo foram utilizados inúmeros alvos, em uma mesma estrutura, com uma única aquisição. Para esses dois primeiros testes utilizamos apenas deslocamento, ou seja, sistema estático. No terceiro teste realizado foi utilizado apenas um alvo, porém em um sistema dinâmico.

Como o resultado destes testes iniciais foram satisfatórios, iniciou-se então a aplicação da metodologia em experimentos mais elaborados. Primeiramente, na análise comparativa a extensometria, onde este se mostrou relativamente eficiente, e em seguida utilizou-se a metodologia para se adquirir os dados dinâmicos de resposta de uma estrutura de teste, a fim de realizar a análise modal baseada apenas na resposta, onde foram obtidos resultados satisfatórios.

O uso de ferramentas de segmentação de imagens se mostraram muito efetivas para obter as características geométricas (centróides) e as coordenadas dos alvos, tendo sua precisão limitada pela resolução do sensor da câmera. Além de que, essas ferramentas mostraram ser de fácil utilização. Assim a metodologia apresentada pode ser aplicada em diversas áreas, para sanar dificuldades existentes em qualquer método, em que se precise medir um deslocamento de um ou mais pontos.

Entretanto o método apresenta algumas dificuldades para câmeras de baixa resolução e exige que o ambiente possua boa iluminação. Sugere-se para trabalhos futuros, a utilização de espelhos, para capturar movimentos em três dimensões, ou

utilização de duas câmeras sincronizadas. Além da utilização de câmeras de alta velocidade de qualidade superior, para medir estruturas sujeitas a vibrações com frequências mais altas e assim obter os modos dessas frequências. Sugere-se ainda, que utilize a metodologia para obter os parâmetros modais em estruturas reais, onde provavelmente será necessário desenvolver a metodologia para medição em superfícies oblíquas, devido à dificuldade de posicionar a câmera perpendicularmente ao alvo.

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