Desenvolvimento e construção dum sistema interferométrico Shear baseado da shearography speckle para medição de deformações no plano

• Autor(a) principal: Geraldes, Simão Manuel Morais
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/2065
• topic: Shear; Shearografia speckle; Interferometria; Mecânica experimental; Shear; Speckle shearography; Experimental mechanics

O trabalho aqui apresentado consistiu no desenvolvimento, fabrico e montagem de um sistema de sherografia speckle. Com base na configuração do interferómetro de Michelson desenvolveu-se um sistema de sherogafia portátil, compacto e menos sensível a interferências externas. Para isso, foi necessário dimensionar o tamanho do sistema e os componentes ópticos adequados. Após isto, desenvolveram-se elementos de suporte para fixar os componentes ópticos utilizados. Após a fase do desenvolvimento do sistema fez-se o fabrico dos elementos projectados para a montagem do sistema Shear. Para isso, fez-se a modelação tridimensional, a simulação da maquinagem e geração do código CNC num sistema de CAM e a maquinagem numa fresadora de comando numérico. Fixaram-se os componentes ópticos nos elementos de suporte fabricados e fez-se a montagem do sistema. Posteriormente executou-se a sua calibração. Foi implementado o ensaio experimental de uma viga em consola, utilizando dois materiais com características mecânicas diferentes, alumínio e madeira. Foi aplicado um deslocamento na extremidade livre da viga, sendo esta duplamente iluminada com feixes laser. Para cada feixe em separado, foram captadas quatro imagens de referência (antes da aplicação do deslocamento) e quatro após a deformação. Cada grupo de quatro imagens tem um salto de fase π/2. Para avaliar os resultados obtidos experimentalmente implementaram-se um conjunto de simulações numéricas recorrendo a um programa de elementos finitos. Comparando os resultados verificou-se que há uma boa concordância entre os resultados obtidos com a medição experimental utilizando o sistema Shear e os determinados numericamente. No final deste trabalho foram propostas algumas sugestões para a melhoria deste sistema. The present work shows the development, manufacturing and assembly of a speckle shearography system. The shearography system was developed based on Michelson interferometer configuration. This system has some important advantages: it is portable, compact and less sensitive to external interferences. It was needed dimensioning the system size and the optical components. After this, were developed support elements to settle the used optical components. After the development stage, the design elements were manufactured and, later, the Shear system was assembled. It was made the three-dimensional modulation, the machining simulation and the CNC code generation were obtained in CAM software. The machining of elements was made in a numerical control milling machine. The optical components were fixed on the manufactured support elements and it was executed the assembly of shearography system. Later, this system was calibrated. An experimental test was implemented, choosing a free-restrain beam test and using two materials with different mechanical characteristics, aluminum and wood. It was applied a displacement value on the free edge of beam, which was doubly illuminated by lasers beams. Four reference images were recorded (before the application of the displacement) and four after the deformation, for each laser beam. Each group of four images has a phase shifting of π/2. For evaluate the obtained experimental results, were implemented numerical simulations using a finite elements software. In the results comparison was verified that there is a good agreement among the results obtained with the experimental measurement using the Shear system and the numerically computed. In the end of this work, were proposed some suggestions for the improvement of this system.