Propagação de ondas guiadas em hastes retangulares : estudo de padrões de resposta na interação defeito-onda

Abstract

Atualmente ser capaz de detectar falhas subcríticas em estruturas é de grande importância na engenharia. Por isso, nos últimos anos técnicas de detecção de defeitos têm sido desenvolvidas. Entre elas, as baseadas na propagação de ondas em meios sólidos, são das mais promissoras. No caso particular de estruturas laminares (vasos de pressão, tanques) ou lineares (arames de risers, tubulações metálicas), as ondas que se propagam têm um padrão particular de comportamento, são as chamadas ondas guiadas. Técnicas baseadas na propagação destes tipos de ondas permitem uma forma econômica e eficiente para detectar a localização e magnitude dos defeitos sem uma aproximação excessiva da fonte de propagação. Dentro deste contexto, no presente trabalho é estudada a propagação de ondas guiadas numa haste retangular metálica de 15x5mm, verificando-se as características da propagação destes tipos de ondas na geometria estudada com e sem a presença de defeitos. O estudo é realizado empregando um modelo de elementos finitos para realizar a discretização espacial e integração explícita para resolver o problema no domínio do tempo, empregando o software comercial Abaqus/Explicit. No trabalho são discutidos os resultados obtidos e é realizado um esforço para correlacionar tipos de defeitos com padrões de propagação das ondas refletidas nos mesmos.

Nowadays being able to detect subcritical flaws in structures is of great importance in engineering. Because of that, defect-detecting techniques have been developed in the last years. Amongst them, the ones based in solid media wave propagation are the most promising. In the particular case of laminar (pressure vessels, tanks) or linear structures (riser wires, metal tubes), the propagating waves have a particular behavior pattern, they are called guided waves. Techniques based in the propagation of these kind of waves allow for an economic and efficient way of detecting the position and magnitude of the defects without excessive approximation of the propagation source. In that context, the guided wave propagation in a rectangular rod of 15x5 mm is studied here, so to verify the propagation characteristics of this type of waves in the studied geometry with and without the presence of defects. The study uses a finite element model to make a spatial discretization and explicit integration to solve the problem in the time domain with the commercial software Abaqus/Explicit. The results are discussed in this work and an effort is made to correlate defect types with wave propagation patterns reflected on them.