Identificação de dano em estruturas aeroespaciais leves utilizando o método da energia de deformação modal

Abstract

A indústria aeroespacial está sempre em busca de otimizar a relação entre as propriedades físicas e mecânicas das estruturas. Tais propriedades estão diretamente relacionadas ao custo final do projeto, bem como à vida útil. Uma das estruturas comumente utilizadas nesta indústria e que possui uma boa razão peso-rigidez é a estrutura honeycomb. Ela relaciona as propriedades mecânicas de ligas metálicas com alta resistência mecânica com a baixa densidade de estrutura honeycomb. Por esta razão é relevante um método de identificação de dano não destrutivo que possa identificar, localizar e quantificar dano nessas estruturas antes de ocorrer alguma falha. Os métodos de identificação de dano mais comuns e não destrutivos são os que utilizam as características dinâmicas de uma estrutura, como exemplos destacam-se as frequências naturais, modos de vibração e fatores de amortecimento. Isso se deve ao fato de que essas características estão diretamente relacionadas às propriedades físicas e mecânicas da estrutura como massa e rigidez. Uma vez que uma estrutura sofre algum dano que altere sua rigidez e sua massa são provocadas variações em suas características modais. Neste trabalho são apresentados resultados de investigações de dano feitas em modelos numéricos de painéis estruturais honeycomb para aplicações aeroespaciais. Os danos investigados são danos que causam alterações na rigidez e na massa do modelo. A identificação dos danos é feita utilizando uma técnica não destrutiva por meio da variação da energia de deformação modal presente nos modos de vibração das estruturas. Os resultados numéricos foram utilizados como base para ensaios experimentais com dano simulado na forma de adição de massa. O método foi capaz de identificar danos na rigidez dos modelos numéricos e alguns casos de dano simulado na forma de adição de massa tanto no modelo numérico quanto nos ensaios experimentais.