Detecção de dano usando a abordagem SHM baseada em impedância eletromecânica sob cargas dinâmicas e estáticas

The Structural Health Monitoring (SHM) methods are used to inspect and detect structural damage. And one of the methods that is showing promising results is the Structural Health Monitoring based on Electromechanical Impedance (Impedance-based Structural Health Monitoring - ISHM). This tool stands out as a versatile technique, which can be easily applied in complex structures due to the portability of instruments, ease and agility in data processing, generating real-time information about the structure. This method is based on the principle of Electromechanical Impedance (EMI), which uses the interaction between the mechanical and electrical properties of a piezoelectric transducer, coupled or incorporated in a structure, to measure impedance signatures. With these signatures, it is possible to qualitatively evaluate the presence of the damage. And to quantify changes in impedance signatures, it is used mathematical functions called damage metrics. Despite the advantages of the impedance method, this technique still has some disadvantages, such as influence on temperature variation, static and dynamic loads, causing false positives in the damage detection. This article focuses on the application of the Impedance based SHM method, performing two experiments on structures under external vibrations, static loads and temperature variations to analyze their influence on impedance signatures. For this, an aluminum beam was made with a piezoelectric transducer bonded on its surface. In addition, to evaluate the damage detection of the technique under various boundary conditions, a damage was simulated in the structure, which nut and bolt were removed from the beam.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Os métodos de monitoramento de integridade estrutural (Structural Health Monitoring - SHM) são utilizados para inspecionar e detectar danos em estruturas.. E um dos métodos que está mostrando resultados promissores é o de monitoramento de integridade estrutural baseado em Impedância eletromecânica (Impedance-based Structural Health Monitoring - ISHM). Esta ferramenta destacase como uma técnica versátil, que pode ser facilmente aplicada em estruturas complexas devido à portabilidade dos instrumentos, facilidade e agilidade no processamento de dados, gerando informações em tempo real sobre a estrutura. Este método baseia-se no princípio da impedância eletromecânica (EMI), que utiliza a interação entre as propriedades mecânicas e elétricas de um transdutor piezoelétrico acoplado ou incorporado em uma estrutura para medir as assinaturas de impedância. Com essas assinaturas, é possível avaliar qualitativamente a presença do dano. E para quantificar as mudanças nas assinaturas de impedância, são utilizadas funções matemáticas chamada métricas de danos. Apesar das vantagens do método de impedância, esta técnica ainda apresenta algumas desvantagens, como influência nas medições da variação de temperatura, de cargas estáticas e dinâmicas, provocando falsos positivos na detecção de dano. Com isso, este artigo se concentra na aplicação do método SHM baseado em Impedância, realizando dois experimentos em estruturas sob vibrações externas, cargas estáticas e variações de temperatura para analisar sua influência nas assinaturas de impedância. Para isso, foi feito uma viga de alumínio com um transdutor piezoelétrico. Além disso, para avaliar a detecção de danos da técnica sob várias condições de contorno, foi simulado um dano na estrutura , no caso, foi removido a porca e o parafuso da viga