Analyzes of Moiré optical technique as photomechanical method to stress qualification and quantification

A distribuição de tensões em corpos dá suporte à engenharia de projetos visando à melhoria da qualidade e segurança de produtos e atualmente são determinados por métodos analíticos e experimentais. A vantagem dos métodos experimentais em relação aos métodos analíticos está em analisar a distribuição de tensões e deformações independentemente das condições do material e de sua geometria. Entre os métodos experimentais, as técnicas ópticas que tem se demonstrado propícias são holografia, speckle interferométrico e as técnicas de moiré. As técnicas ópticas interferométricas permitem determinar campos de deslocamento, porém, quando combinados com métodos híbridos se tornam passíveis de determinação do componente de tensões e deformações específicas e são comumente conhecidas como técnicas fotomecânicas. As técnicas de moiré são conhecidas por sua habilidade em determinar topografia de objetos, porém, pesquisas recentes têm mostrado muito útil em determinar campo de deslocamento. A técnica de moiré é baseada na fenomenologia moiré, na qual, duas grades superpostas produzem franjas padrões e, por meio de tratamento de imagem adequado permite deduzir qualitativamente o mapa de distribuição de tensões e deformações. Os principais tipos de técnicas de moiré são de sombra e por phase-shifting e seu arranjo experimental consiste no uso de equipamentos de baixo custo, o que o torna altamente viável, frente às outras técnicas ópticas. A proposta deste trabalho de pesquisa se identifica em analisar o uso da técnica de moiré por phase-shifting para determinação de tensões e deformações de forma qualitativa e quantitativa a partir do campo de deslocamento determinado experimentalmente. Para validação, os resultados gerados pela técnica de moiré foram comparados com os resultados obtidos por ensaio experimental de extensometria elétrica e simulação computacional. Os resultados mostraram que qualitativamente, a técnica de moiré foi hábil em determinar campo de deslocamento, enquanto que, quantitativamente a técnica foi hábil em determinar campo de deslocamento, deformações e tensões.Stress distribution in specimens supports the design engineering objectiving quality and insurance products improvement and actually are determined through analytical and experimental analyses. Analyzes of stress and strain distribution independently of material conditions and its geometry becomes advantage of experimental methods, in relation to analytical methods. Among experimental methods, optical techniques have demonstrated to be favorable are holography, interferometrical speckle and moiré techniques. Interferometrical optical techniques allow to determine displacement fields, but, when associated to hybrid methods, they become able to stress and strain components determination and they are usually named as photomechanical technique. Moiré technique is known for its hability to determine shape surface, but, researches have demonstrated to be usefull to determine displacement field. Moiré technique is based about moiré phenomenology, which, two superposed grids produces pattern fringes and, applying an adequated image treatment is possible to deduce qualitatively the stress and strain distribution mapping. The main kind of moiré technique are shadow and phase-shifting and its setup is based in use of low cost equipments, which becomes highly feasible, when compared to other optical techniques. This research work objectives to analyze the use of phase-shifting moiré technique to stress and strain determination qualitative and quantitatively using datas of displacement field determined experimentally. Results obtained through moiré technique were validated comparing results obtained through etectrical extensometry experimental tests and computational simulation. Results showed that qualitatively, moiré technique was able to determine displacement field, while quantitatively moiré was able to determine displacement, strain and stress