Resumo dos resultados obtidos

Com os resultados apresentados até o momento verificou-se o quanto cada fator interfere na variação do tempo de percurso da onda Lcr. Como exemplo, a temperatura no

compósito unidirecional , em que foi analisado o Material 1, com direção de fibras em 90° e 45° pode sofrer alterações de 37 ns/C° e 26 ns/C°, respectivamente. No entanto, para a onda longitudinal propagando na direção da fibra, 0°, o efeito da temperatura é bem inferior, 2 ns/C°. A onda Lcr necessita de sapatas para ser gerada e essas também

apresentam variação no tempo de percurso com a variação da temperatura. As sapatas de acrílico variam 45 ns/C° e as de rexolite®, 31ns/C°. Além disso, o efeito da força sobre a probe foi maior na sapata de rexolite® _{do que na de acrílico.}

Os resultados também mostraram a atenuação do sinal de onda ao aumentar a frequência dos transdutores usados e a distância entre eles, indicando um limite para a distância das sapatas que garante um resultado confiável.

Nas direções de fibra 90° e 45° não foi possível obter sinal com a frequência de 5 MHz; já na direção 0°, o sinal foi obtido com menor desvio até uma distância de 30 mm entre as sapatas. Para maiores distâncias o sinal fica instável, dificultando a demarcação do segundo cruzamento com zero para medição do tempo de propagação da onda Lcr. Na direção de fibra 90° foi possível medir a onda Lcr até a frequência de 3,5 MHz,

e na direção de fibra 45°, o sinal foi obtido com a frequência de 1 MHz até 40 mm de distância entre as probes e com a frequência de 2,25 MHz e 3,5 MHz até a distância de 20 mm. Tais parâmetros inferem nas especificações da probe, tanto em relação à distância quanto em relação à frequência que vai ser usada, dependendo da direção de fibra do material.

A avaliação do espalhamento da onda longitudinal no compósito unidirecional (Material 1) mostra a tendência da onda se propagar na direção da fibra, direção em que

apresenta maior velocidade. Isso fica evidente quando a onda parte das faces -45° e +45°, aparentemente tentando se deslocar para a direção de fibra. Além disso, o formato da frente de onda entre elas é espelhado, não importa de qual dos ângulos (-45° e +45°) parta a onda, seguindo para as posições laterais ao emissor. Já na direção de 90°, a propagação da onda ocorre com menor velocidade. Quanto à transmissão da energia do sinal, essa se propaga com maior intensidade nas faces opostas ao emissor em 0° e em 90°, mesmo a onda percorrendo a amostra com menor velocidade na face oposta a 90°. Ainda sobre esse fator, o espalhamento evidencia a necessidade de bom alinhamento entre os transdutores, permitindo reduzir erros que interfiram na interpretação dos resultados.

As não uniformidades foram verificadas nas amostras do Material 2 ao medir diferentes posições na amostra considerada sem defeito, e usando diferentes frequências. Em todas as análises houve variação no tempo de percurso, com média de até 30 ns de diferença entre amostras. A diferença foi confirmada pelo teste de variância, Fator-F, que resultou em rejeição da hipótese nula, de médias iguais, em todos os casos. Conforme foi verificado nos testes seguintes, o material é sensível à tensão com um fator de aproximadamente 1 ns/MPa. Desse modo, a variação de tempo de percurso entre amostras, pode levar a uma variação de 30 MPa na aplicação do método.

O mesmo teste, medindo várias posições na mesma amostra com diferentes frequências, também foi aplicado nas amostras que simulam uma delaminação (Material 2), pela presença de um pedaço de teflon entre camadas. Foi feito o mesmo nas amostras que simulam a ondulação de fibras (Material 2), pela presença de uma esfera de sílica entre as camadas. Nessas amostras também foi identificada a diferença de tempo entre posições, considerada significativa pelo Teste-F. Porém essa diferença entre posições só foi expressivamente maior do que as medidas nas amostras do Grupo CP ao usar a frequência de 3,5 MHz, que apresenta um dos menores comprimentos de onda. Com as frequências de 1 MHz e 2,25 MHz a diferença de tempo entre posições não se diferencia das encontradas nas amostras sem defeito. As variações no tempo de percurso referente às diferentes posições nas amostras e a temperatura nas sapatas se assemelham, estando em torno de 30 ns. No entanto, a presença dos defeitos ampliou a diferença no tempo entre amostras, ou, seja, maior variação no t0.

O parâmetro de maior interesse para o desenvolvimento do sistema, e que afeta a propagação da onda ultrassônica, é a tensão, que neste trabalho foi avaliada através de teste de tração aplicados de 0 kN a 20 kN, em passos de 4 kN, nas amostras. A cada passo

o tempo de percurso foi medido, usando as frequências de 1 MHz, 2,25 MHz e 3,5 MHz. Os resultados mostraram o comportamento linear entre a variação do tempo de percurso e da tensão e, a redução do tempo de percurso com o aumento da tensão. Para as amostras do Grupo CP a variação do tempo de percurso se manteve em torno de 1 ns/MPa e a constante acustoelástica média foi de -13,24.

Em relação aos grupos de amostras com teflon e com sílica, o teste de tração foi realizado mostrando uma variação um pouco maior no tempo de percurso. Para a maior parte das amostras houve uma variação maior no tempo de percurso da onda Lcr no primeiro

nível de carregamento, de 0 a 4 kN. Ao desconsiderar esse primeiro nível de carregamento, a constante acustoelástica se aproxima da obtida para as amostras sem defeitos, com valor médio de -14,31 para as mostras com Teflon e -14,35 para as amostras com sílica.

Uma avaliação aplicando um valor máximo e um mínimo da constante foi feita, indicando uma variação média de 6 MPa quando a carga máxima empregada no carregamento foi utilizada. Os testes realizados com maior nível de carregamento, no qual foram aplicados 60 kN, excluíram o efeito do ajuste nas amostras com defeito e confirmaram uma constante acustoelástica média para o material de -12,07 e ainda indicaram o valor para o TOF em 0 MPa.

Desse modo, o sistema de medição apresentou um desvio de 60 MPa (3% da tensão de ruptura do material avaliado) ao usar o mesmo TOF médio para 0 MPa nas amostras do Grupo CP e do grupo S. Quando conhecido o valor TOF em 0 MPa de cada amostra, o desvio se reduz a 15 MPa (12% da tensão aplicada e 0,75% da tensão de ruptura) utilizando a constante acustoelástica calibrada em -12,07. O erro sobre o valor máximo aplicado não é desprezível, mas o sistema claramente pode ser utilizado para a medição de tensões e a avaliação da segurança em estruturas de compósitos.

Espera-se que o sistema de medição proposto apresente este comportamento para a medição de tensão do compósito unidirecional em sua faixa de linearidade até 500 MPa, valores acima disso necessitam ser avaliados devido a mudança de comportamento do material, que se mostrou bilinear, conforme o ensaio de tração realizado na seção 3.4.7.

Com o estudo feito, que abordou todos os fatores que poderiam influenciar significativamente os resultados de tensão medidos empregando ondas Lcr, o sistema

proposto na Figura 3.1 mostrou-se capaz de medir tensões e o ajuste mais adequado encontrado, e o que permite a medição com menor dispersão e erro, deve ter as seguintes características:

- Transdutores com frequências de 2,25 MHz, pois apresentam menor variação do tempo na presença de não uniformidades e defeitos (delaminação e ondulação de fibra) do que a frequência de 3,5 MHz e seu comprimento de onda é menor do que a frequência de 1 MHz.

- Distância sugerida entre transdutores10 a 30 mm

- As cunhas de rexolite® embora sofram maior efeito da força, apresentam menor atenuação e menor efeito da temperatura. Sem controle de força, usar cunha de acrílico;

- controle de temperatura;

- necessário alinhamento entre as cunhas