Orientador: Michael John Brennan / Abstract: The guarantee of security in transport vehicles, buildings, bridges and critical structures is extremely important for people and the environment. Therefore, in the last decades, several Structural Health Monitoring (SHM) techniques have been proposed and developed for many areas. One technique to detect corrosion could be the use of guided waves. Considering one wave travelling in a structure and impinging on a discontinuity (damage), this wave will interact with this discontinuity and will be scattered. Thus wave motion in structures may be a powerful way to indicate the presence of damage in a structure. This work aims to investigate wave propagation in a thin Euler-Bernoulli infinite beam, and the way in which these waves interact with simulated corrosion damage (symmetric and asymmetric). The studies show the importance to know the behavior of waves before chose main frequencies to used for a SHM system. Piezoelectric elements are used to excite and sense the waves. The behavior of the systems studied are widely discussed in frequency and time domains. In order to detect and quantify the damage, reflected waves showed better sensitivity and proportionality with damage severity for all configuration studied. The longitudinal wave incident in the damage is easier to be used in a SHM system than flexural waves because longitudinal waves present simplicity compared to flexural. However, is important to choose appropriate frequency range in order to generate good levels of th... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: A garantia de segurança em veículos de transporte, edifícios, pontes e estruturas críticas é extremamente importante para as pessoas e o meio ambiente. Portanto, nas últimas décadas, várias técnicas de Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) foram propostas e desenvolvidas para diversas áreas. Uma técnica para detectar corrosão pode ser o uso de ondas guiadas. Considerando uma onda propaganda em uma estrutura e se chocando a uma descontinuidade (dano), esta onda irá interagir com esta descontinuidade e será transformada (parte é refletida e parte transmitida). Assim, o movimento de ondas em estruturas pode ser uma maneira poderosa de indicar a presença de dano em estruturas. Este trabalho tem como objetivo investigar a propagação de ondas em uma viga de Euler-Bernoulli e a forma como estas ondas interagem com danos simulados de corrosão (simétricos e assimétricos). Os estudos mostram a importância de conhecer o comportamento das ondas antes de escolher as freqüências principais a serem usadas em um sistema SHM. Elementos piezelétricos são usados para gerar sensoriar as ondas. O comportamento dos sistemas estudados é amplamente discutido nos domínios de frequência e tempo. Para detectar e quantificar os danos, as ondas refletidas apresentaram melhor sensibilidade e proporcionalidade com a severidade do dano para todas as configurações estudadas. As ondas longitudinais incidentes no dano são mais recomendadas pelo sistema SHM por apresentarem maior simplicidade em relação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

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It is known that acoustic waves are a ected by the characteristics of the medium, such as temperature, texture and tension. The research was divided into three stages, the first one to analyze the influence of temperature on the velocity of critically refracted longitudinal ultrasonic waves (Lcr) in PMMA. For this, the transmission method was used for three di erent frequencies. In the second, the structural anisotropy was evaluated using the acoustic birefringence using the pulse-echo method. At this stage a rectangular sample was fractured transversely and rejoined to simulate a symmetry break. The third and final step was devoted to characterizing the acoustoelastic constants L22, L21 and L23 of homogeneous samples by means of longitudinal and shear waves in the pulse-echo mode and the application of an uniaxial force. The results with the waves Lcr showed a significant influence of the temperature on the propagation velocity of the ultrasonic waves, another factor of influence was the frequency of the transducers. On the other hand, with acoustic birefringence it was possible to identify a great variation of this magnitude near the fractured zone, that is, of greater anisotropy. The acoustoelastic constants L22, L21 and L23 were characterized and an increase in the propagation time of the ultrasound wave as a function of the strain was observed for the constants L22 and L23. The constant L21 decreased the propagation time of the ultrasonic shear wave as a function of the deformation. The ultrasonic techniques employed were relevant and allowed to obtain new results not yet described in the literature. The characterization of the acoustoelastic constants also made it possible to estimate the third order elastic constants (l, m, n and A, B, C). The constants characterized in this research are important to obtain a complete understanding of the elastic properties of polymethylmethacrylate. / O ultrassom é uma poderosa ferramenta empregada modernamente tanto em aplicações médicas quanto industriais. A portabilidade, aplicabilidade e facilidade em se trabalhar com ultrassom, aliado ao fato de ser uma técnica não-destrutiva e de custos mais baixos, contribuem para sua utilização. Modernamente, o polímero termoplástico polimetilmetacrilato (acrílico) ou PMMA tem sido utilizado para diversas aplicações, desde componentes aeroespaciais transparentes a equipamentos médico-hospitalares. O estudo da acustoelasticidade do PMMA empregando métodos ultrassônicos possibilita a inspeção indireta de certas características físicas deste material. Sabe-se que as ondas acústicas são afetadas pelas características do meio, como a temperatura, textura e tensões. A pesquisa foi dividida em três etapas, a primeira dedicada a analisar a influência da temperatura sobre a velocidade das ondas ultrassônicas longitudinais criticamente refratadas (Lcr) noPMMA.Para isso, foi empregado o método de transmissão para três frequências distintas. Na segunda, foi avaliada a anisotropia estrutural empregando a birrefringência acústica por meio do método pulso-eco. Nesta fase uma amostra retangular foi fraturada transversalmente e novamente unida para simular uma quebra de simetria. A terceira e última etapa foi dedicada a caracterizar as constantes acustoelásticas L22, L21 e L23 de amostras homogêneas por meio de ondas longitudinais e cisalhantes no modo pulso-eco e a aplicação de uma força uniaxial. Os resultados com as ondas Lcr mostraram influência significativa da temperatura sobre a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas, outro fator de influência foi a frequência dos transdutores. Por sua vez, com a birrefringência acústica foi possível identificar uma grande variação dessa grandeza próxima a zona fraturada, ou seja, de maior anisotropia. As constantes acustoelásticas L22, L21 e L23 foram caracterizadas e observou-se um crescimento do tempo de propagação da onda de ultrassom em função da deformação para as constantes L22 e L23. A constante L21 apresentou decréscimo do tempo de propagação da onda cisalhante ultrassônica em função da deformação. As técnicas ultrassônicas empregadas mostraram-se relevantes e possibilitaram a obtenção de novos resultados ainda não descritos na literatura. A caracterização das constantes acustoelásticas também possibilitou estimar as constantes elásticas de terceira ordem (l, m, n e A, B, C). As constantes caracterizadas nesta pesquisa são importantes para se obter uma completa compreensão das propriedades elásticas do polimetilmetacrilato.