Quais as melhores técnicas experimentais para medir a resposta dinâmica de laminados compósitos?

1 Testes modais

O teste modal é uma técnica que identifica as frequências naturais, formas de modo e razões de amortecimento de uma estrutura, aplicando uma excitação controlada e medindo a vibração resultante. Os testes modais podem ser realizados usando diferentes tipos de excitadores, como agitadores, martelos ou fontes acústicas, e diferentes tipos de sensores, como acelerômetros, extensômetros ou vibrômetros a laser. Os ensaios modais podem fornecer informações valiosas sobre as características dinâmicas dos laminados compósitos, tais como rigidez, amortecimento e efeitos de acoplamento. No entanto, o teste modal também tem alguns desafios, tais como a seleção de locais apropriados de excitação e medição, a precisão dos métodos de identificação modal e a influência das condições de contorno e fatores ambientais.

2 Análise de resposta em frequência

A análise de resposta em frequência é uma técnica que determina a relação entre a entrada e a saída de uma estrutura ao longo de uma faixa de frequências. A análise de resposta em frequência pode ser realizada usando métodos no domínio da frequência ou do tempo. Os métodos no domínio da frequência envolvem a aplicação de uma excitação senoidal ou aleatória e a medição da resposta no estado estacionário em termos de amplitude e fase. Os métodos no domínio do tempo envolvem a aplicação de um impulso ou excitação transitória e a medição da resposta livre em termos de histórias temporais. A análise de resposta em frequência pode revelar a ressonância, o amortecimento e o comportamento não linear de laminados compósitos, bem como os efeitos da direção de carregamento, faixa de frequência e amplitude. No entanto, a análise de resposta em frequência também requer calibração cuidadosa dos sistemas de excitação e medição, bem como técnicas adequadas de processamento e interpretação de sinais.

3 Teste dinâmico de fraturas

O ensaio dinâmico de fratura é uma técnica que avalia a tenacidade à fratura e a tolerância a danos de laminados compósitos sob condições de carregamento de alta taxa de deformação, como impacto ou explosão. O teste de fratura dinâmica pode ser realizado usando diferentes tipos de dispositivos de carregamento, como torres de queda, barras Hopkinson divididas ou pistolas de gás, e diferentes tipos de dispositivos de medição, como câmeras de alta velocidade, extensômetros ou sensores de emissão acústica. O teste dinâmico de fratura pode fornecer informações úteis sobre os modos de falha, absorção de energia e resistência residual de laminados compósitos, bem como os efeitos das propriedades do material, configuração de layup e tamanho do defeito. No entanto, o ensaio dinâmico de fraturas também apresenta algumas dificuldades, tais como a sincronização dos sistemas de carregamento e medição, a seleção da geometria e configuração de carregamento apropriadas e a análise dos complexos campos de tensão e deformação.

4 Correlação de imagem digital

A correlação digital de imagens é uma técnica que mede a deformação e deformação de campo total de uma estrutura rastreando o deslocamento de padrões de manchas em sua superfície usando câmeras digitais. A correlação de imagem digital pode ser aplicada a casos de carregamento estático e dinâmico, desde que as câmeras possam capturar as imagens em uma taxa de quadros e resolução suficientes. A correlação digital de imagens pode oferecer várias vantagens em relação às técnicas tradicionais de medição baseadas em pontos, como a capacidade de medir grandes áreas, formas complexas e materiais heterogêneos, bem como a eliminação de problemas de contato e fiação. No entanto, a correlação digital da imagem também requer algumas considerações, como a seleção do padrão de speckle apropriado, a condição de iluminação e a configuração da câmera, bem como a calibração do sistema de câmera e a validação do algoritmo de correlação.

5 Atualização do modelo de elementos finitos

A atualização de modelos de elementos finitos é uma técnica que melhora a precisão e a confiabilidade de um modelo numérico de uma estrutura, ajustando seus parâmetros com base em dados experimentais. A atualização do modelo de elementos finitos pode ser realizada usando diferentes tipos de dados experimentais, como parâmetros modais, funções de resposta de frequência ou campos de deformação, e diferentes tipos de métodos de otimização, como métodos baseados em gradientes, evolutivos ou bayesianos. A atualização do modelo de elementos finitos pode melhorar a capacidade preditiva de um modelo de elementos finitos de um laminado composto, bem como a identificação de danos, defeitos ou incertezas. No entanto, a atualização do modelo de elementos finitos também enfrenta alguns desafios, tais como a seleção de parâmetros apropriados do modelo, dados experimentais e critérios de otimização, bem como a avaliação da qualidade e sensibilidade do modelo.