LOCALIZAÇÃO DE DANOS EM BARRAS DE ALUMÍNIO, PELO
MÉTODO DA EMISSÃO ACÚSTICA, ANÁLISE DE ENERGIA DO SINAL E
SENSORES PIEZELÉTRICOS DE BAIXO CUSTO.
Bruno Albuquerque de Castro, bruno.castro@feb.unesp.br1 Guilherme Augusto Marabezzi Clerice, gclerice@terra.com.br1 José Alfredo Covolan Ulson, ulson@feb.unesp.br1
André Luiz Andreoli, andreoli@feb.unesp.br1
Fabrício Guimarães Baptista, fabriciogb@feb.unesp.br1 Fernando Souza Campos, fcampos@feb.unesp.br1 Paulo Roberto de Aguiar, aguiarpr@feb.unesp.br1
1Universidade Estadual Paulista – Unesp – Faculdade de Engenharia de Bauru. Rua Luiz Edmundo Carrijo Coube,
14-01, CEP: 17033-360, Vargem Limpa, Bauru/SP.
Resumo: As técnicas de análise não destrutivas, associadas ao monitoramento de integridade de estruturas, possuem
uma conotação de grande relevância no que condiz à garantia de um elevado grau de segurança e desempenho estrutural. Os danos físicos que uma estrutura pode sofrer, como trincas, deformações excessivas, cisalhamentos e diversos outros tipos de não conformidades funcionais, emitem ondas de ultrassom no momento em que ocorrem. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo o uso de sensores piezelétricos de baixo custo na localização de danos em barras de alumínio, pelo método da emissão acústica. Foram gerados alguns danos em pontos distintos da barra de alumínio através da deformação da superfície do material. A partir do tratamento matemático e computacional das ondas de ultrassom emitidas pelos danos, com destaque a análise computacional da energia do sinal, a localização se deu com um erro percentual médio de 3,2%. Conclui-se, então, que os sensores de baixo custo possuem um grande potencial para a localização de fontes de emissão acústica geradas por danos em estruturas de alumínio.
Palavras-chave: sensor piezelétrico, emissão acústica, danos, critério da energia, SHM.
1. INTRODUÇÃO
As técnicas de análise não destrutivas, associadas ao monitoramento de integridade de estruturas (SHM - Structural Health Monitoring), possuem uma conotação de grande relevância no que condiz à garantia de um elevado grau de segurança e desempenho estrutural. Em alguns casos, as estruturas metálicas estão sujeitas a operações que não condizem com o padrão de projeto. Sendo assim, ao se submeterem a situações discrepantes, as estruturas podem ter suas propriedades físico-químicas alteradas, ocasionando, por conseguinte, um dano. O conceito de dano pode ser caracterizado mediante uma alteração estrutural que afete o desempenho ou mesmo a resposta dinâmica de projeto de uma estrutura física (BAPTISTA, 2010; CASTRO, et al, 2014; KESSLER, et al, 2002).
Sendo assim, as estruturas metálicas podem estar suscetíveis a diversos tipos de danos, como a deformação excessiva causada por sobrecargas, flambagem devido à deficiência de enrijecimento de chapas, imperfeições geométricas, atrito entre estruturas metálicas devido a folgas, trincas, cisalhamentos (BAPTISTA, 2010; CASTRO, et al, 2014; KESSLER, et al, 2002). Os sistemas de monitoramento de integridade estrutural tem a finalidade, de detectar em tempo real ou não, danos estruturais. Entre os vários campos desta aplicação estão as estruturas civis (pontes, edifícios, plataformas de petróleo, etc), as aeronáuticas e aeroespaciais (aviões, helicópteros, satélites, etc) e as grandes estruturas marítimas. (navios e submarinos). Do ponto de vista científico, existe uma forte conotação da garantia de segurança estrutural quando se vale de técnicas de monitoramento de integridade de estruturas. Já do ponto de vista financeiro, tem-se a significativa economia em manutenção corretiva, pelo simples fato de se detectar o problema em seu início, ou mesmo determinar a frequência da manutenção preventiva de uma estrutura baseada em seu estudo e monitoramento contínuo (BAPTISTA, 2010). Há várias técnicas de SHM consolidadas, tais como: vácuo comparativo, inspeção por partícula magnética, ondas Lamb, emissão acústica, dentre outros (SOHN, 2014). Destacando a técnica de emissão acústica, cuja vantagem é ser uma técnica não invasiva, muitos fenômenos que envolvem a degradação das propriedades de um material metálico, emitem ondas de ultrassom no instante em que ocorrem. Deslocamentos de materiais, quebras, cisalhamentos, impactos, atritos entre diversas superfícies ocasionados por folgas, apertos excessivos ou desgaste, são exemplos de danos que emitem ondas acústicas.
O objetivo deste trabalho é avaliar a aplicação de sensores piezelétricos de baixo custo na localização de danos em estruturas metálicas a partir do método de energia do sinal na identificação da diferença do tempo de excitação (Time of Arrival - TOA) dos sensores. A localização do dano será caracterizada em apensas um eixo. Os sensores piezelétricos utilizados neste trabalho custam, em média, oitenta centavos no mercado brasileiro, o que possibilita, através desta pesquisa científica, a popularização de técnicas de localização de danos em estruturas metálicas pelo método não invasivo da emissão acústica. Estas capsulas piezelétricas são comumente utilizadas como campainhas (“buzzers”) em circuitos eletrônicos. No entanto, sua aplicação e estudo neste artigo se dará na configuração de sensor de emissão acústica.
2. EMISSÃO ACÚSTICA EM METAIS E A TÉCNICA DA QUEBRA DO GRAFITE
Nos materiais metálicos as ondas de ultrassom, cuja faixa varia de 20kHz a 500kHz, são classificadas em ondas longitudinais e ondas de cisalhamento. Para as ondas longitudinais o movimento do meio material se da na direção de propagação da onda. Já nas ondas de cisalhamento, o movimento é transversal à direção de propagação. Todavia, a emissão acústica na superfície de um material metálico possui um comportamento diferente, pois o acoplamento entre os átomos em uma superfície delimitada por um sólido produz dois tipos adicionais de ondas, denominadas Rayleigh, que se propagam perpendicularmente ao plano da superfície, e Love, que se propagam paralelamente à superfície. A amplitude destas ondas é máxima na superfície e então decai com o aumento da profundidade do material sólido (BEATTIE, 2013).
As características moleculares aos diversos tipos de matérias determinam a velocidade de propagação das ondas acústicas. O movimento sincronizado de átomos define a propagação de uma onda. Sendo assim, afirma-se que a velocidade de uma onda ( ) é diretamente proporcional à força de restauração atômica, gerada pelo próprio deslocamento atômico, e inversamente proporcional à densidade do material ( ), conforme Equação (1) (BEATTIE, 2013).
√ (1)
Sendo a constante elástica do material, medida a partir da resistência interatômica ao deslocamento, para cada tipo particular de onda. Outra propriedade dos materiais é a impedância acústica , definida na Equação (2) (BEATTIE, 2013).
√ (2) A Tabela (1) representa os valores da densidade e das impedâncias do alumínio para ondas longitudinais ( ), cisalhamento ( ), e Rayleigh ( ). As ondas Rayleigh tem uma grande aplicabilidade no campo de testes não destrutivos e, consequentemente, em SHM. Os danos que emitem ondas acústicas podem ser detectados através do estudo destas ondas de superfície com a simples aplicação de sensores piezelétricos na região de fronteira do material. Estes sensores detectam ondas acústicas na superfície de um sólido (BEATTIE, 2013; LI-MING, 2010). O artigo destacou apenas as características do alumínio, pela Tabela (1) por trabalhar na localização de danos apenas neste material.
Tabela 1. Impedâncias acústicas para ondas longitudinais, de cisalhamento, Loves e Rayleighs para o alumínio (ALJETS, 2010).
(mg/mm3) (mg/mm2µs) (mg/mm2µs) (mg/mm2µs)
2,70 17,30 8,2 7,7
As ondas de emissão acústica são geradas nos metais por alguns mecanismos tais como: deformações, trincas, rupturas, cisalhamentos, impactos, deslocamentos de massa, dentre outros. Uma técnica que permite a deformação do material estudado é a quebra do grafite. Este teste, regulamentado pela norma E976-10, é uma forma consolidada que reproduz sinais acústicos (SAUSE, 2011). A ponta de um grafite de uma lapiseira é pressionada em um material até que ocorra a quebra do grafite. A pressão exercida pela ponta provoca uma deformação instantânea na superfície do material e, consequente, o deslocamento microscópico de massa, emitindo ondas acústicas (SAUSE, 2011). Por conseguinte, este teste é apropriado para simular danos em estruturas metálicas já que provoca o stress no material estudado. O teste da quebra do grafite é utilizado também para se levantar a resposta em frequência de um sensor, pois sua quebra faz com que ocorra um impulso no material, isto é, uma variação abrupta de pressão em um período infinitesimal de tempo. Teoricamente, o impulso varre um espectro de frequências infinito. Portanto, ao se aplicar uma gama infinita de frequências em um sensor, ele somente dará resposta às frequências que o caracteriza (SAUSE, 2011). Ao se aplicar a quebra do grafite na barra de alumínio é possível, mediante a aplicação de sensores piezelétricos, captar ondas acústicas de superfície a fim de identificar e localizar um dano.
3. OS SENSORES PIEZELÉTRICOS
O efeito piezelétrico ocorre em materiais que, ao serem submetidos a uma tensão mecânica , produzem uma tensão elétrica de saída através da formação de um dipolo elétrico no material. A polarização produzida pela tensão cria cargas
e, portanto, um campo elétrico (BAPTISTA, 2010; CLERICE, 2014; ARENY, et al, 2000). Também ocorre o efeito reverso, ou seja, aplicando-se uma tensão elétrica no material piezelétrico surge uma deformação mecânica. A Figura (1) mostra a compressão de um cristal piezelétrico induzindo um momento de dipolo elétrico na direção da deformação. No cristal sem deformação, os três dipolos formados pelo íon ‘A’ têm momento total nulo. Entretanto, quando o cristal é deformado como indicado os ângulos entre os dipolos produzem um momento na direção da deformação (CLERICE, 2014). As relações construtivas deste tipo de material podem ser determinadas a partir de um capacitor de placas paralelas, com dielétrico não piezelétrico no qual são aplicadas uma força ⃑ e uma diferença de potencial elétrica [V], conforme Figura (2) (BAPTISTA, 2010; ARENY, et al, 2000).
Figura 1. (a) cristal em equilíbrio. (b) dipolo resultante da deformação mecânica.
Figura 2. Capacitor plano de placas paralelas utilizado para determinar as relações construtivas de um piezelétrico.
A aplicação de uma força ⃑ produz uma deformação mecânica S, e uma tensão mecânica T, de acordo com a lei de Hooke, conforme equação (3).
(3)
(4)
Onde é a densidade de fluxo elétrico, é a permissividade no vácuo, cujo valor é 8,85pF/m, e o vetor polarização. Entretanto, se o material dielétrico for um piezelétrico, ocorre a interação entre as grandezas elétricas e mecânicas. Desconsiderando os efeitos térmicos e magnéticos, as equações que regem o comportamento deste tipo de material podem ser escritas segundo o critério da energia livre de Gibbs, conforme as Equações (5) e (6) (BAPTISTA, 2010; ARENY, et al, 2000).
(5) (6) Sendo , a constante elástica do material, a constante dielétrica e representa a constante de permissividade dielétrica. Por conseguinte, em um material dielétrico existe tanto carga devido a uma tensão mecânica e uma deformação devido a um campo elétrico, se traduzindo em um acoplamento eletromecânico. Estes sensores tem a propriedade de gerar uma tensão elétrica que se relaciona matematicamente com a deformação mecânica gerada por, por exemplo, uma onda acústica. Como visto, também são empregados na detecção de ondas de superfície ao serem acoplados em contato com sólidos.
4. TÉCNICAS DE LOCALIZAÇÃO DE UM DANO MEDIANTE ANÁLISE ACÚSTICA
Usualmente, as técnicas de localização de um dano pelo método da emissão acústica utilizam o conceito da triangulação, que mensura o tempo de chegada de uma onda nos sensores aplicados. Deste modo, um dano produz uma onda acústica e esta atinge os sensores em tempos diferentes. Tomando o primeiro sensor atingido como a referência do sistema ( ), tem-se então, para sensores acoplados, diferentes tempos de excitação , conforme Figura (3)
(MARKAULOUS, et al, 2008; CASTRO, et al, 2014). Para este sistema, existe então, , diferenças de tempo . Com a velocidade de propagação da onda no meio material e as coordenadas dos sensores , pode-se
então, solucionar um conjunto de equações esféricas obtendo-se então às coordenadas de início de um dano . As diferenças de tempo fazem com que este sistema tenha o número de equações igual ao número de incógnitas.
Figura 3. Visualização dos tempos de chegada das ondas acústicas nos sensores.
As Equações (7) e (8) ilustram o sistema para a localização de um dano em três dimensões. No caso deste artigo, particularizou-se esta definição somente para a localização de um dano em uma única dimensão (MARKAULOUS, et al, 2008).
{
Todavia, para se determinar com precisão o tempo de chegada de uma onda acústica em um sensor, é necessário que se utilize algoritmos robustos de interpretação de sinais fim de que o método utilizado tenha sucesso, principalmente na determinação de , que se traduz na diferença de tempos de excitação dos sensores (MARKAULOUS, et al, 2008).
5. O CRITÉRIO DA ENERGIA NA IDENTIFICAÇÃO DO TEMPO DE CHEGADA DE UMA ONDA AO SENSOR.
O critério da energia tem a finalidade caracterizar sinais de emissão acústica, cujo conteúdo energético e faixa de frequência variam. É um algoritmo sofisticado que detecta os tempos de chegadas de ondas acústicas em sensores, bem como mudanças no sinal ao longo do tempo. A curva de energia do sinal aquisitado é definida como a soma cumulativa dos valores de amplitude, conforme Equação (9) (MARKAULOUS, et al, 2008).
∑ ( ) (9)
i é uma variável de contagem e a curva instantânea de energia depende da energia total do sinal e do número de amostras N. O mínimo global desta curva corresponde o tempo de início de um sinal, ou seja, o tempo pela qual um sensor é excitado inicialmente por ondas de ultrassom, como aborda este artigo. Esta ferramenta pode ser caracterizada como uma forma de se caracterizar e mensurar um sinal, pois sua intensidade de energia está diretamente relacionada com a carga aplicada ao sensor (MARKAULOUS, et al, 2008).
6. METODOLOGIA.
Através do método da quebra do grafite, foi realizada a análise em frequência do sensor piezelétrico de baixo custo. Acoplando-o em uma chapa de aço 1006, e realizando o teste do grafite, gerou-se a curva de frequência do sensor, bem como sua densidade espectral. O sinal foi amplificado por um circuito eletrônico e conduzido por um cabo coaxial de 50 ohms a um oscilógrafo digital. A taxa de aquisição do experimento foi de 10 milhões de amostras por segundo. A
resposta em frequência do amplificador é de até 500khz, podendo ser caracterizado como fator limitante do sistema a fim de atender as condições do teorema da amostragem de Nyquist.
Figura 4. Sensor piezelétrico de baixo custo utilizado no experimento (CLERICE, 2014).
Após a análise espectral, dois sensores de baixo custo foram acoplados a uma barra de alumínio homogenia de dimensões 2,5m x 0,075m x 0,003m, nas seguintes coordenadas cartesianas: (0, 0.038)m para o sensor 1 e (2.5, 0.038)m para o sensor 2. O acoplamento dos sensores com a barra se deu por uma parafina líquida oleaginosa, colocados em consonância com o ponto médio da aresta que relaciona o eixo das ordenadas (y= 0,038m). O teste foi realizado na temperatura de 25ºC. A barra foi apoiada com espumas plásticas com a finalidade de amortecer possíveis interferências do meio. Para o experimento, os sensores foram condicionados a uma etapa de amplificação e a taxa de aquisição utilizada foi de 10 milhões de amostras por segundo. Deste modo, foram gerados quatro danos em quatro pontos distintos de uma barra de alumínio, através da quebra do grafite, que tem como característica deformar o material e promover um deslocamento microscópico de massa na estrutura, conforme abordado na seção (2). Os pontos escolhidos no eixo das abscissas foram: 0,5m; 1,25m; 2,00m; e 2,5m, sempre para y=0,038m. Após a aquisição de dados os sinais dos dois sensores foram processados com o critério da energia. De posse do mínimo global da curva de energia, verificou-se a diferença dos tempos de chegada da onda acústica nos dois sensores ( ). Como a localização se dá por apenas um eixo cartesiano, as equações (7) e (8) da seção (4) foram generalizadas conforme as equações (9), (10) e (11). Para o cálculo da velocidade de propagação de ondas de superfície Rayleigh no alumínio, foi utilizada a Equação (2), associados aos dados da Tabela (1), apresentados na seção 2 deste artigo. A Figura (5) ilustra o esquema de testes realizados.
Figura 5. Esquema de testes para a localização do ponto de emissão acústica.
O valor representa a coordenada de um dano gerado na barra. Já t1 e t2 representam os instantes de tempo de chegada da onda nos dois sensores de baixo custo. Observa-se que t1 e t2 são desconhecidos, pois não se tem o conhecimento, na aquisição, do exato instante em que ocorre o dano. Mediante o critério da energia, a variável , que representa a diferença de tempos de excitação, pode ser conhecida.
{
( ) ( )
Para finalizar, os dados encontrados foram analisados estatisticamente mediante o cálculo do desvio padrão, desvio médio, erro percentual, erro médio e correlação dos dados encontrados com as posições reais dos danos.
7. RESULTADOS E DISCUSSÕES.
Tem-se, na Figura (6) a resposta em frequência do sensor piezelétrico de baixo custo através da análise de Fourier e densidade espectral do sinal gerado pelo teste do grafite.
(a) (b)
Figura 6. (a) Resposta em frequência através da análise de Fourier. (b) Densidade espectral de potência.
Através da análise do sensor piezelétrico de baixo custo no domínio da frequência, pode-se afirmar que o sensor consegue captar ondas de frequências superiores a 20kHz, ou seja, sinais de emissão acústica. Pode-se notar também que o sensor é mais sensível a frequências abaixo de 150kHz. Isto é indicado pela significante atenuação observada no gráfico de densidade espectral a qual possui uma atenuação de 10dB/Hz na frequência de 150kHz.
As figuras (7) e (8) ilustram os dados processados para a perturbação em x=2,5m, mediante a análise pura do sinal dos dois sensores piezelétricos acoplados à barra de alumínio. Por conveniência, o artigo somente mostrou as formas de onda para uma perturbação gerada em x=2, 5m. Verifica-se, através destas figuras, que o sinal puro, isto é, sem nenhum tipo de processamento, excetuando-se a amplificação, possui um ruído que impede de se obter com segurança a diferença entre os tempos de chegada da onda acústica aos sensores. Tem-se então uma grau significativo de incerteza na identificação da diferença entre os tempos de excitação de ambos sensores, conforme mostra a figura (9). Embora seja visível a diferença de tempos de excitação, não se tem uma medida com precisão desta diferença de tempos. Sendo assim, esta característica suscita o uso de algoritmos sofisticados, como o critério da energia, para se obter fielmente a diferença de tempos entre os sensores.
Figura 8. Sinal puro captado pelo sensor 2 (2,5, 0,038).
Figura 9. Diferença entre os tempos de excitação dos sensores.
Observa-se que a amplitude de tensão do sensor 2 é maior que a do sensor 1 pela proximidade do dano gerado ao sensor 2. A figura (10) ilustra o gráfico de energia de cada sinal, segundo o algoritmo apresentado na seção (5).
(a) (b)
Como a energia está diretamente ligada a carga aplicada ao sensor que, no caso, foi maior no sensor dois pela proximidade do teste abordado (x=2,5m), observa-se que a amplitude máxima da curva de energia do sensor 2 é maior que a do sensor 1. Além disso, o mínimo global da curva de energia é, segundo a seção 5, o ponto de início da excitação do sensor de baixo custo. Verifica-se com precisão, mediante a sobreposição das curvas de energia normalizadas, nas Figuras (10) e (11), a diferença de tempos de excitação dos sensores. Para o dano gerado em 2,5m, observou-se uma diferença de tempos de 895µs. Verifica-se também que a curva do sensor 2 (em vermelho), atinge seu ponto de mínimo global primeiramente que a curva que representa o sensor 1 ( em azul). O dado é coerente, uma vez que o dano foi realizado mais próximo ao sensor 2.
(a) (b)
Figura 12. Curvas de energia de sinal sobrepostas, destacando-se os dois mínimos globais com diferença de tempos de excitação de 895µs em (b).
Os resultados obtidos para a localização dos danos estão relacionados na Tabela (2). A Tabela (3) demonstra a análise estatística dos dados. O erro percentual médio dos resultados encontrados pelo método abordado foi de 3,5%.
Tabela 2. Resultados encontrados pelo método de localização. Posição real do dano
(m)
Diferença entre os tempos de chegada (µs)
Posição encontrada pelo método (m)
0,5 500 0,54
1,25 33 1,21
2 559 2,04
2,5 895 2,52
Tabela3. Análise estatística dos resultados encontrados pelo método abordado. Posição real do dano
(m)
Desvio Padrão Desvio Médio Erro Percentual (%)
0,5 0,0008 0,02 8
1,25 0,0008 0,02 3,2
2 0,0008 0,02 2
2,5 0,0002 0,01 0,8
Pela análise estatística abordada, o desvio padrão ficou na faixa mínima de 0,0002 e máxima de 0,0008. O desvio médio apresentou valores que variaram de 0,01 a 0,02 e o erro percentual apresentou valores que variaram entre 0,8% e 8%, tendo como média de 3,5%. Cabe destacar, em posse destes resultados, que o critério da energia foi eficaz em avaliar a diferença entre os tempos de chegada da onda acústica nos sensores. Sem este método, com observa-se nas figuras (7), (8) e (9), não seria possível estima-los com precisão. Sendo assim, os danos gerados por deslocamento microscópico de massa, pela quebra do grafite, fizeram com que a propagação de onda excitasse os sensores em tempos distintos, demonstrando, através dos resultados obtidos, uma adequação direta à modelagem matemática realizada nas seções (4) e (6). Por conseguinte, o sensor piezelétrico apresenta uma alternativa viável para a análise não destrutiva de estruturas metálicas.
8. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS
No que condiz aos resultados obtidos nos ensaios realizados, o sensor piezelétrico de baixo custo apresenta um grande potencial para a localização de danos em estruturas metálicas. Além disso, destaca-se que o método da emissão acústica apresenta vantagem pelo fato de não ser invasivo. O sensor apresentou boa sensibilidade aos sinais que
variaram de 20kHz a 150kHz, podendo, desta forma, ser empregado a condições de monitoramento que atuem nesta faixa de frequência. No mais, o método da detecção de tempo de chegada pelo critério da energia se mostrou eficaz e fundamental na identificação das diferenças de tempo de excitação entre os sensores.
Sendo assim, o sensor piezelétrico utilizado apresentou custo reduzido e facilidade de instalação. Podem-se instalar tais sensores em treliças, vigas, barras metálicas, e, com a abordagem realizada por este artigo, localizar a origem de um dano que produza ondas acústicas. A identificação e localização de um dano, precocemente, pode aliviar o ônus financeiro de uma manutenção corretiva.
Para trabalhos futuros, surge-se a possibilidade de:
- expansão das técnicas de SHM para duas ou três dimensões, utilizando este tipo de sensor;
- utilização ou comparação de técnicas de localização do início de um sinal, como o método estatístico proposto por Akaike, formas de supressão de ruídos para se identificar com precisão os tempos de chegadas, como a transformada
Wavelet, abordado em CASTRO, 2014, dentre outras.
9. AGRADECIMENTOS
Agradecimento à CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pelo apoio ao projeto por meio da concessão de bolsa de auxílio de mestrado acadêmico.
10. REFERÊNCIAS
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Beattie, A. Acoustic emission non-destructive testing of structures using source location techniques. Albuquerque, NM, 2013. In: Sandia National Laboratories. Washington, DC, Albuquerque, New Mexico and Livermore, NM: 2013, Technical Report SAND2013-7779 for the U.S. Department of Energy.
Castro, B. A; Clerice, G. A. M; Ulson, J. A. C; Baptista, F. G; Andreoli, A. L; Campos, F. S. Localização de danos em estruturas metálicas pelo método da emissão acústica, análise wavelet e sensores piezelétricos de baixo custo. Induscon 2014-IEEE/IAS. International Conference on Industry Applications, 2014, Juiz de Fora.
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11. DIREITOS AUTORAIS
Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.
LOCATION OF DAMAGES IN ALUMINIUM BARS BY ACOUSTIC
EMISSION METHOD, SIGNAL POWER ANALYSIS AND LOW COST
PIEZOELECTRIC SENSORS.
Bruno Albuquerque de Castro, bruno.castro@feb.unesp.br1 Guilherme Augusto Marabezzi Clerice, gclerice@terra.com.br1 José Alfredo Covolan Ulson, ulson@feb.unesp.br1
André Luiz Andreoli, andreoli@feb.unesp.br1
Fabrício Guimarães Baptista, fabriciogb@feb.unesp.br1 Fernando Souza Campos, fcampos@feb.unesp.br1 Paulo Roberto de Aguiar, aguiarpr@feb.unesp.br1
1Universidade Estadual Paulista – Unesp – Faculdade de Engenharia de Bauru. Rua Luiz Edmundo Carrijo Coube,
14-01, CEP: 17033-360, Vargem Limpa, Bauru/SP.
Abstract: The non-destructive analysis associated with structures health monitoring have a great relevance in the
guarantee a high degree of safety and structural performance. There are many physical damages that a structure could suffer: cracks, excessive deformations and many other types of non-compliance. These damages emit ultrasonic waves at the time they occurs. Thus, this study aimed to the use of low cost piezoelectric sensors for locating damage in aluminum bars, by the acoustic emission method. Some damages were generated on different points of the aluminum bar through the deformation. The average percentage error was 3,2%. It follows that the low cost piezoelectric sensors have a great potential for localization of acoustic emission sources generated damage on aluminum structures.
