Estudo da simulação viscoelástica do fenômeno de propagação de ondas em termoplásticos para aplicações na detecção de dano

• Autor(a) principal: Dolzan, Leonardo Estrazulas
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/165105
• topic: Engenharia mecânica; Nondestructive techniques; Wave propagation; Finite element method; Viscoelasticity

A importância de detecção de defeitos no ramo de dutos para águas profundas cresce a cada dia e tem seu foco de estudos não mais exclusivamente para metais, mas também para polímeros em geral. A utilização de ondas guiadas através de ensaios não-destrutivos (ENDs) em polímeros pode auxiliar na detecção de avarias inesperadas nas camadas externas dos dutos evitando alagamento e corrosão excessiva das camadas internas. Porém, este tipo de material tem dificuldades técnicas relacionadas ao seu comportamento mecânico que normalmente possui alta sensibilidade à velocidade de deformação. O estudo das características dos materiais poliméricos na simulação de sua condição de uso é de suma importância para que simulações numéricas representem constitutivamente respostas realísticas. A rigor, a escolha do modelo de material também é importante uma vez que impacta diretamente na qualidade da capacidade preditiva do fenômeno de propagação de onda, que está, mesmo que indiretamente, correlacionado à detecção de falhas. Assim, este trabalho buscou estudar a melhor estratégia para obter dados experimentais e simular a propagação de uma onda tipicamente usada na detecção de dano em estruturas. Para isto, este trabalho foi dividido em uma parte experimental e uma numérica, buscando uma adequada caracterização experimental do material frente suas características viscoelástica, para então aplicar no fenômeno dinâmico do problema. Amostras foram retiradas de uma capa de duto para que testes de relaxação e análises dinâmico-mecânicas fossem feitas. As propriedades viscoelásticas obtidas a partir desses ensaios foram então utilizadas em modelos constitutivos correlatos, onde foram realizadas simulações numéricas de propagação de uma onda em uma haste termoplástica de geometria definida, utilizando um software de elementos finitos comercial. Os resultados numéricos foram comparados com resultados experimentais, permitindo avaliar qual a melhor estratégia de simulação do fenômeno, frente às diferentes metodologias experimentais e numéricas.