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Estudo de modelos espectrais de vigas para controle ativo de vibrações e monitoramento da integridade estrutural /Conceição, Sanderson Manoel da. January 2016 (has links)
Orientador: Vicente Lopes Junior / Resumo: A ideia central deste trabalho é utilizar o método dos Elementos Espectrais (SEM, do inglês Spectral Element Method) para aplicações de controle ativo de vibrações e monitoramento da integridade estrutural (SHM, do inglês Structural Health Monitoring). Diversos trabalhos têm abordado estes tópicos de forma independente. No entanto, para aplicações reais de engenharia, utilizar os mesmos atuadores, sensores e sistemas de aquisição de dados para controle e monitoramento pode reduzir investimentos e simplificar processos. Por esta motivação, este trabalho apresenta um estudo de modelos espectrais para estruturas do tipo viga considerando aplicações de controle de vibrações e monitoramento da integridade estrutural. Na modelagem são considerados os modelos de vigas de Euler-Bernoulli e Timoshenko, além de transdutores piezelétricos acoplados. A técnica de controle clássico PID (Proporcional, Integral, Derivativo) é explorada e uma nova modelagem é proposta para se considerar técnicas modernas de controle por realimentação de estados na formulação espectral. Em particular, discute-se o controlador LQR (do inglês, Linear Quadratic Regulator), no entanto, a metodologia permite se considerar outras técnicas de controle por realimentação baseada na representação no espaço de estados. Também, especificamente para monitoramento estrutural, no presente trabalho de tese apresenta-se uma discussão sobre índices de detecção de danos. Índices de detecção calculados a partir de sinais experimen... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main idea of this thesis is to use the Spectral Element Method (SEM), in applications of Active Vibration Control (AVC) and Structural Health Monitoring (SHM). These two topics have been approached in several works, but in an independent way. However, for real engineering applications, to use the same actuators, sensors and data acquisition systems to active control and structural monitoring can reduce the costs and simplify processes. For this reason, this thesis presents a study of spectral models for beam-like structures considering applications of vibration control and structural health monitoring. The Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theories are used in the spectral modelling and the piezelectric transducers bonded in the structures are also considered. A classical control technique, PID (Proportional, Integral, Derivative) is explored and a new modelling approach to consider modern control methods of state feedback is proposed in spectral formulation. In particular, the Linear Quadratic Regulator (LQR) is discussed, however, this methodology allows for any other state feedback control techniques based in state space representation. Also, specifically for structural monitoring, is presented a discussion about damage detection indices. Detection indices computed from experimental data have been widely used in SHM studies. However, little has been clarified about their behaviours due to structural characteristics and damages. In this context, this work presents a d... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor
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[en] MONITORING CORROSION DEFECTS IN PLANAR STRUCTURES WITH FIBER BRAGG GRATING SENSORS / [pt] MONITORAÇÃO DE DEFEITOS POR CORROSÃO EM ESTRUTURAS PLANAS UTILIZANDO SENSORES A REDE DE BRAGGDARWIN GRAMER FALCON SORIA 29 March 2012 (has links)
[pt] O foco do presente trabalho é a detecção e o monitoramento de defeitos tais como perda de espessura por corrosão ou dano produzido por impacto em painéis metálicos planos. O sistema proposto emprega sensores de deformação a fibra óptica baseados em redes de Bragg, que possuem alta capacidade de multiplexação. O campo de deformações produzido na superfície da placa por um mesmo carregamento, cuja amplitude pode variar, é continuamente comparado a um mapa de referência, obtido com a estrutura íntegra ou na presença um defeito previamente detectado. Variações nos gradientes de deformações são associadas ao surgimento ou crescimento de um ou mais defeitos. Neste estudo, a metodologia foi preliminarmente avaliada através da análise de campos de deformação produzidos por carregamentos de tração em corpos de alumínio contendo defeitos superficiais. Esses defeitos exemplificam danos causados por corrosão, e são monitorados através de sensores a fibra óptica baseados em redes de Bragg. Os sensores são posicionados ao longo de uma das superfícies da placa, medindo deformações em duas direções ortogonais, que neste estudo corresponderam às direções principais de deformação. A abordagem do problema fundamenta-se na análise de dados experimentais e modelagem numérica por elementos finitos. Os resultados numéricos para as deformações são comparados com os obtidos em experimentos em laboratório. A técnica é utilizada para avaliar qualitativamente os defeitos em estruturas submetidas a carregamento estático. A correlação entre resultados numéricos e experimentais mostraram-se satisfatórias, indicando que o método apresenta potencial para ser estendido para aplicações mais complexas. / [en] The present work is focused on detecting and monitoring damage such as loss of thickness due to corrosion or other planar defects in flat metallic panels. The proposed method employs fiber optic sensors that, due to their high multiplexing capability, are capable of mapping the strain fields in the panel surfaces produced by the same, controlled, loading, which are then continuously compared to a reference map obtained with the structure free of defects or with a previously detected damage. Changes in the strain gradient are attributed to the appearance or growth of structural damage. The proposed approach for structural health monitoring has been preliminarily evaluated in this dissertation by analyzing the strain fields produced on an aluminum plate under in plane tensile loads. Artificial, localized surface defects, simulating a loss of thickness due to corrosion where the investigated defects. A mesh of fiber Bragg grating sensors was installed on one of the panel surfaces measuring its principal strains. The strain fields obtained with the plate containing defects with different depths and sizes were compared to a reference measurement with the panel without defects. Experimental data was compared with numerical simulations based on the Finite Element method. The correlation between numerical and experimental results was satisfactory indicating that the method can be further developed in order to be applied in implementations of structural health monitoring systems.
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Application of Volterra series in nonlinear mechanical system identification and in structural health monitoring problems / Aplicação de séries de Volterra na identificação de sistemas mecânicos não lineares e em problemas de detecção e quantificação de danosShiki, Sidney Bruce [UNESP] 04 March 2016 (has links)
Submitted by SIDNEY BRUCE SHIKI null (sbshiki@gmail.com) on 2016-04-02T14:43:01Z
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Previous issue date: 2016-03-04 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Estruturas com comportamento não-linear são frequentes em dinâmica estrutural, principalmente considerando componentes parafusados, com juntas, folgas ou estruturas flexíveis sujeitas à grandes deslocamentos. Desse modo, o monitoramento de estruturas com métodos lineares clássicos, como os baseados em parâmetros modais, podem falhar drasticamente em caracterizar efeitos não-lineares. Neste trabalho foi proposta a utilização de séries de Volterra para identificação de sistemas mecânicos não-lineares em aplicações de detecção de danos e quantificação de parâmetros. A propriedade deste modelo de representar separadamente os componentes de resposta linear e não-linear do sistema foi aplicada para se construir índices de dano que evidenciam a necessidade de modelagem não-linear. Além disso métricas de resíduo linear e não-linear dos termos do modelo de Volterra são empregadas para identificar modelos paramétricos da estrutura. As metodologias propostas são ilustradas em bancadas experimentais de modo a evidenciar a importância de fenômenos não-lineares para o monitoramento de estruturas. / Nonlinear structures are frequent in structural dynamics, specially considering screwed components, with joints, clearance or flexible components presenting large displacements. In this sense the monitoring of systems based on classical linear methods, as the ones based on modal parameters, can drastically fail to characterize nonlinear effects. This thesis proposed the use of Volterra series for nonlinear system identification aiming applications in damage detection and parameter quantification. The property of this model of representing the linear and nonlinear components of the response of a system was used to formulate damage features to make clear the need of nonlinear modeling. Also metrics based on the linear and nonlinear residues of the terms of the Volterra model were employed to identify parametric models of the structure. The proposed methodologies are illustrated in experimental setups to show the relevance of nonlinear phenomena in the structural health monitoring. / FAPESP: 2012/04757-6 / FAPESP: 2013/25148-0 / FAPESP: 2012/21195-1 / FAPESP: 2015/03560-2
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Application of Volterra series in nonlinear mechanical system identification and in structural health monitoring problems /Shiki, Sidney Bruce January 2016 (has links)
Orientador: Samuel da Silva / Abstract: Nonlinear structures are frequent in structural dynamics, specially considering screwed components, with joints, clearance or flexible components presenting large displacements. In this sense the monitoring of systems based on classical linear methods, as the ones based on modal parameters, can drastically fail to characterize nonlinear effects. This thesis proposed the use of Volterra series for nonlinear system identification aiming applications in damage detection and parameter quantification. The property of this model of representing the linear and nonlinear components of the response of a system was used to formulate damage features to make clear the need of nonlinear modeling. Also metrics based on the linear and nonlinear residues of the terms of the Volterra model were employed to identify parametric models of the structure. The proposed methodologies are illustrated in experimental setups to show the relevance of nonlinear phenomena in the structural health monitoring. / Resumo: Estruturas com comportamento não-linear são frequentes em dinâmica estrutural, principalmente considerando componentes parafusados, com juntas, folgas ou estruturas flexíveis sujeitas à grandes deslocamentos. Desse modo, o monitoramento de estruturas com métodos lineares clássicos, como os baseados em parâmetros modais, podem falhar drasticamente em caracterizar efeitos não-lineares. Neste trabalho foi proposta a utilização de séries de Volterra para identificação de sistemas mecânicos não-lineares em aplicações de detecção de danos e quantificação de parâmetros. A propriedade deste modelo de representar separadamente os componentes de resposta linear e não-linear do sistema foi aplicada para se construir índices de dano que evidenciam a necessidade de modelagem não-linear. Além disso métricas de resíduo linear e não-linear dos termos do modelo de Volterra são empregadas para identificar modelos paramétricos da estrutura. As metodologias propostas são ilustradas em bancadas experimentais de modo a evidenciar a importância de fenômenos não-lineares para o monitoramento de estruturas. / Doutor
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Avalia??o por pig de perfilagem de danos superfciais nos materiais das paredes de dutos de petr?leoSabino, Jo?o Marcos 11 September 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009-09-11 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The modern technology of materials and structural integrity of pipelines requests the use of inspection tools named inspection pigs to detect, localize and measure the
length, width and depth dimensions of the thickness losses of walls of buried and underwater pipelines in service. These tools run them internally, performing and recording measurements, with performance that varies according to the pig s technology. It has been developed recently an instrumented pig technology, called feller pig. This work aims to indicate factors that influence the feller pig technology
performance in the detection and in the accuracy of measurement of the length, width and depth dimensions of the thickness losses on the internal surface of an oil
pipeline wall under normal conditions of oil pipe inspection with pig. In this work, is made a collection of factors and an analyses of the technology based on the available literature, as well as an experiment to observe the technology and the
factors operating. In the experiment, a feeler pig is used in a pipeline built in carbon steel and in operation that flows petroleum, in witch are observed areas with internal
thickness losses occurred naturally. Some of these areas and their dimensions taken by automated ultra-sound scanner are compared with the ones indicated by the feller pig. Based on the data collection, on the analysis and on the experiment, the influence of factors object of this research is discussed. It is concluded that, among these, there are factors related to pipe fabrication tolerances, to wear of pig components, to internal adhesive wear of pipeline, to other pipeline damages and to technology characteristics. Finally, actions are suggested to know better, improve and define the applicability of this technology / A moderna tecnologia de materiais e de integridade estrutural de dutos pressup?e o uso de ferramentas de inspe??o denominadas pigs de inspe??o para detectar, localizar e medir comprimento, largura e profundidade das perdas de espessura de parede de dutos em servi?o enterrados ou submersos. Essas ferramentas os percorrem internamente, realizando e registrando medi??es, com desempenho que varia de acordo com a tecnologia do pig. Recentemente foi desenvolvida uma
tecnologia de pig de inspe??o, chamada de pig de perfilagem. O objetivo desta pesquisa ? indicar fatores que influenciam o desempenho da tecnologia de pig de perfilagem na detec??o e na exatid?o de medi??o de comprimento, largura e profundidade de perdas de espessura na superf?cie interna da parede de um oleoduto, em condi??es normais de inspe??o de oleodutos com pig. Neste trabalho, faz-se um levantamento de tais fatores e uma an?lise desta tecnologia, baseados na
literatura dispon?vel, bem como um experimento para observar a tecnologia e fatores operando. No experimento, utiliza-se um pig de perfilagem em um duto constru?do em a?o carbono e em opera??o escoando petr?leo, no qual se constata ?reas com perdas de espessura internas ocorridas naturalmente. Algumas destas ?reas e suas dimens?es, medidas por varredura de ultra-som automatizado, s?o comparadas com
as indicadas pelo pig de perfilagem. Com base no levantamento, na an?lise e no experimento, discute-se a influ?ncia de fatores objetos desta pesquisa. Conclui-se
que, entre estes, ocorrem fatores relacionados ? toler?ncia de fabrica??o dos tubos, ao desgaste de componentes do pig, ao desgaste adesivo interno ao duto, a outros danos no duto e a caracter?sticas da tecnologia. Por fim, s?o sugeridas a??es para conhecer melhor, aprimorar e delimitar a aplicabilidade desta tecnologia
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An?lise topol?gica experimental por perfilometria c?clica indutiva de superficies de paredes estruturais / Experimental Topological Analysis for Inductive Cyclic Profilometry of Surface of StructuralCosta, Christiano Jose Menezes da 14 January 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-01-14 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / To enhance the maintenance practices, Oil and Gas Pipelines are inspected from the
inside by automated systems called PIG (Pipeline Inspection Gauge). The inspection
and mapping of defects, as dents and holes, in the internal wall of these pipelines are
increasingly put into service toward an overall Structural Integrity Policy. The residual
life of these structures must be determined such that minimize its probability of
failure. For this reason, the investigation on the detection limits of some basic
topological features constituted by peaks or valleys disposed along a smooth surface
is of great value for determining the sensitivity of the measurements of defects from
some combinations of circumferential, axial and radial extent. In this investigation, it
was analyzed an inductive profilometric sensor to scan three races, radius r1, r2, r3,
in a circular surface of low carbon steel, equipped with eight consecutive defects
simulated by bulges and holes by orbit, equally spaced at p/4 rad. A test rig and a
methodology for testing in laboratory were developed to evaluate the sensor
response and identify their dead zones and jumps due to fluctuations as a function of
topological features and scanning velocity, four speeds different. The results are
presented, analyzed and suggestions are made toward a new conception of sensor
topologies, more sensible to detect these type of damage morphologies / Para melhorar as pr?ticas de manuten??o, oleodutos e gasodutos s?o
inspecionados internamente por sistemas automatizados denominados PIG (Pipeline
Inspection Gauge). Uma inspe??o e mapeamento de danos, como ressaltos e
rebaixos, na parede interna desses dutos s?o cada vez mais inseridos em pr?tica
para uma pol?tica de Integridade Estrutural. A vida residual dessas estruturas deve
ser determinada a fim de minimizar as probabilidades de falha. Por esta raz?o, a
investiga??o no limite de detec??o de algumas caracter?sticas topol?gicas b?sicas
constitu?das por picos e vales dispostas ao longo de uma superf?cie lisa ? de grande
valia para a determina??o da sensibilidade nas medi??es de defeitos de alguns
n?veis de combina??es circunferencial, axial e radial. Nesta pesquisa, foi analisado
um sensor perfilom?trico indutivo para inspecionar tr?s ?rbitas, de raios r1, r2 e r3
numa superf?cie circular de a?o baixo carbono, equipado com oito danos
consecutivos simulados por rebaixos e ressaltos, por ?rbita, uniformemente
espa?adas de p/4 rad. Uma bancada de ensaio e uma metodologia para teste em
laborat?rio foram desenvolvidos para avaliar a resposta do sensor e identificar suas
zonas cegas devido ? flutua??o dos saltos como uma fun??o das caracter?sticas
topol?gicas e inspe??o de velocidades quatro velocidades distintas. Os resultados
s?o apresentados, analisados e sugest?es s?o feitas na dire??o de uma nova
concep??o de topologias de sensores, mais sens?veis para detectar esses tipos de
morfologias de danos
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Uso das cadeias de Markov associado ao monitoramento da integridade estrutural baseado em impedância eletromecânica / Use of Markov chains associated with the electromechanical impedance-based structural health monitoringBento, João Paulo Moreira 02 May 2018 (has links)
Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-14T11:10:23Z
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Previous issue date: 2018-05-02 / There are several problems that can occur in components exposed to constant use and subjected to wear among the different types of structural components. Thus, in the last years it has been developed techniques able to monitor the health of the structures. In the last decades many non-destructive techniques have started to be used, among them we can mention the method of electromechanical impedance. This work proposes to present in the bibliographic review some basic concepts related to the main topics related to SHM (Structural Health Monitoring), such as smart materials, the different techniques, damage metrics and impedance analyzers. It will also be approached some techniques of classic optimization (random search) and bioinspired (bee colony algorithm and ant colony algorithm) that can be used to perform electromechanical impedance signals between damaged and non-damaged structures. Finally, it is presented the subject of Markov chains, a stochastic process, which a future state depends only on the present state and not on the other past states. The dissertation proposal is a case study (LEGO System) that aims to apply the concepts of electromechanical impedance, optimization and Markov chains for the monitoring of structural health in a defined system, and with this result, be able to provide data for a possible failure prediction. Concluding, it can realize the potentiality of the Markov chains associated to the electromechanical impedance method for monitoring and predicting future states. / Existem inúmeros problemas que podem surgir em componentes que estejam em constante uso e sujeito a desgastes dentre os diversos tipos de componentes estruturais. Para isto, nos últimos anos tem-se desenvolvido técnicas capazes de monitorar a integridade estrutural. Nas últimas décadas inúmeras técnicas não destrutivas começaram a ser utilizadas, dentre elas pode-se citar o método de impedância eletromecânica. Este trabalho propõe apresentar na revisão bibliográfica alguns conceitos básicos relacionados aos principais tópicos ligados a SHM (Structural Health Monitoring - Monitoramento da Integridade Estrutural), como materiais inteligentes, as diversas técnicas, métricas de dano e analisadores de impedância. Será abordado também algumas técnicas de otimização clássica (busca randômica) e bioinspirada (algoritmo de colônia de abelhas e algoritmo de colônia de formigas) que podem ser utilizadas para realizar comparações dos sinais de impedância eletromecânica entre estruturas sem dano e com dano. Por fim, é discutido sobre o tema de cadeias de Markov que é um processo estocástico onde um estado futuro depende apenas do estado presente e não dos demais estados passados. A proposta da dissertação é um estudo de caso em um sistema LEGO que visa aplicar os conceitos de impedância eletromecânica, otimização e cadeias de Markov para o monitoramento da integridade estrutural em um sistema definido e com isto, fornecer dados para uma possível previsão de falhas. Como conclusão, pode-se perceber a potencialidade das cadeias de Markov associado ao método da impedância eletromecânica para monitoramento e previsão de estados futuros.
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Investigação experimental do comportamento dúctil de aços API-X70 e aplicação de curvas de resistência J-∆a para previsão de colapso em dutos. / Experimental analysis of ductile behaviour of API-X70 steels and use of resistance J-∆a curves for predicting pressure collapse of pipelines.Eduardo Hippert Junior 05 July 2004 (has links)
Este trabalho investiga o comportamento dúctil de aços microligados classe API utilizado em tubulações na indústria do petróleo, e apresenta um estudo exploratório da aplicação da abordagem local e do modelo micromecânico de células computacionais para modelar a extensão estável de trinca em Modo I de abertura em aço ARBL. Ensaios laboratoriais na temperatura ambiente do aço API 5L X70 (utilizando corpos-de-prova normalizados) fornecem a curva de resistência à fratura (curva-R) do material. Esta curva foi utilizada para calibrar os parâmetros micromecânicos de células computacionais empregados no modelo. Este modelo foi utilizado para prever a pressão de colapso de dutos de paredes finas utilizados no transporte de gás, que apresentam defeitos longitudinais de diferentes razões entre profundidade de trinca e espessura de parede (a/t). As análises numéricas realizadas demonstram a capacidade da metodologia de células computacionais 2D em simular o rasgamento dúctil e o crescimento estável de trincas em corpos-de-prova de mecânica da fratura, assim como prever a pressão de colapso de estruturas tubulares contendo defeitos (trincas). / This study presents the experimental investigation of the ductile behaviour of microalloyed pipeline steel. Additionally, it extends the computational cell methodology to model Mode I crack extension in a high strength low alloy HSLA steel. Laboratory testing of an API 5L X70 steel at room temperature using standard, deep crack C(T) specimens provides the crack growth resistance curve to calibrate the micromechanics cell parameters for the material. The cell model incorporating the calibrated material-specific parameters is then applied to predict the burst pressure of a thin-walled gas pipeline containing longitudinal cracks with varying crack depth to thickness ratios (a/t). The numerical analyses demonstrate the capability of the computational cell approach to simulate ductile crack growth in fracture specimens and to predict the burst pressure of thin-walled tubular structures containing crack-like defects.
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Técnicas para monitoramento de integridade estrutural usando sensores e atuadores piezoelétricos / Techniques for structural health monitoring using piezoelectric sensors and actuatorsCarlos Eduardo Bassi Maio 24 March 2011 (has links)
A utilização de materiais piezoelétricos, na função de sensores e atuadores distribuídos, para o controle e monitoramento de vibrações estruturais tem um enorme potencial de aplicação nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, automobilística e eletroeletrônica. O uso de sensores piezoelétricos integrados para monitoramento de integridade estrutural (ou detecção de falhas), em particular, tem evoluído bastante na última década. Por conseguinte, o número de técnicas utilizadas para esse fim são as mais variadas possíveis. Dentre elas estão às técnicas que avaliam o efeito dos danos em baixa freqüência usando parâmetros modais, em especial freqüências naturais e modos, ou em média-alta freqüência medindo-se a impedância/admitância eletromecânica. O objetivo dessa dissertação é desenvolver, com auxílio de um modelo 2D ANSYS em elementos finitos, uma análise de diferentes técnicas para detecção da posição e tamanho da delaminação em estruturas compósitas utilizando pastilhas piezoelétricas. Várias métricas e técnicas são avaliadas em termos de sua capacidade de identificar, com relativa acurácia, a presença, localização e severidade do dano. Os resultados mostram que ambas as técnicas modal e baseada na impedância são capazes de identificar a presença de danos do tipo delaminação, desde que as pastilhas piezoelétricas estejam próximas do dano. Também é mostrado que as técnicas baseadas na impedância parecem ser mais eficientes do que as modais para detecção da posição e tamanho da delaminação. / The use of piezoelectric materials in the function of distributed sensors and actuators for the control and monitoring of structural vibrations has enormous potential for application in the aeronautical, aerospace, automotive and electronics. The use of integrated piezoelectric sensors for structural health monitoring (or damage detection), in particular, has evolved greatly over the last decade. Consequently, the numbers of techniques used for this purpose are highly diverse. Among them are techniques that evaluate the effect of damages on low frequency modal parameters, especially natural frequencies and mode shapes, or on medium-high frequency measurements of electromechanical impedance/admittance. The objective of this dissertation is to perform, with the aid of a 2D ANSYS finite element model, an analysis of different techniques for the detection of position and size of a delamination in a composite structure using piezoelectric patches. Several metrics and techniques are evaluated in terms of their capability of identifying, with relative accuracy, the presence, location and severity of the damage. Results show that both modal and impedance-based techniques are able to identify the presence of the delamination-type damages, provided the piezoelectric patches are close enough to the damage. It is also shown that impedance-based techniques seem more effective than modal ones for the detection of delamination position and size.
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Análise da integridade estrutural de dutos com defeitos de corrosão interagentes através de modelagem multifísicaSILVA, Elder Soares da. 28 February 2016 (has links)
Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-06-20T17:29:06Z
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Previous issue date: 2016-02-29 / Capes / O transporte de petróleo e seus derivados é uma atividade que requer muito cuidado, não
somente pelo custo elevado dos produtos, mas também pelo seu potencial de causar graves
acidentes. Um dos modos de transporte mais utilizados e seguros para esse tipo de operação são
os dutos metálicos, tanto para prospecção quanto para o transporte. Inspeções periódicas em
dutovias são fundamentais para detecção de danos físicos e avaliação da corrosão. A corrosão
por sua vez, se trata de um processo natural que pode ser controlado e retardado, mas não
eliminado. Portanto a inspeção das linhas é fundamental para obter dados sobre os defeitos de
corrosão e assim avaliar a resistência dos dutos corroídos, visando uma operação segura das
linhas. Para realizar as avaliações de integridade estrutural de dutos, vários métodos podem ser
empregados. Os Métodos Analíticos Semi-Empíricos, que embora geralmente fornecem
resultados muito conservativos implicando em parada prematura das linhas com defeitos de
corrosão, ainda são largamente utilizados pois geram resultados seguros com razoável rapidez.
Os Métodos Numéricos, particularmente o Método dos Elementos Finitos (MEF), têm gerado
resultados com excelente acurácia em relação aos ensaios experimentais, mas não são tão
empregados devido à complexidade de uso, que implica em uma análise demorada e
necessidade de profissionais especializados para sua utilização. Na literatura são encontrados
vários trabalhos sobre a avaliação da integridade de dutos corroídos com carregamento
exclusivo de pressão interna. Em contrapartida, foram desenvolvidos poucos estudos acerca da
avaliação de resistência de dutos sob carregamento combinado de pressão interna com outros
tipos de carregamento. Com as recentes demandas de produção e exploração onde os dutos
podem transportar fluídos de alta temperatura sob pressão, torna-se cada vez mais necessário
levar em conta os fenômenos termomecânicos acoplados. Esse trabalho se propõe a estudar
dutos com defeitos de corrosão interagentes sob carregamento combinado de pressão interna e
cargas térmicas através do MEF para mostrar a importância da consideração das cargas térmicas
para avaliar a integridade de dutos corroídos. Ao fim das análises, foi constatado que as cargas
térmicas podem reduzir significativamente a pressão de falha de dutos corroídos, com perdas
percentuais até 8,86%, quando é aplicado uma temperatura relativa de 100°C. Por fim mostrouse
que a consideração das cargas térmicas influencia significativamente a integridade estrutural
de dutos corroídos, principalmente para dutos com defeitos de corrosão com comprimento total
longo e/ou profundos. / The transport of oil and its derivatives is an activity that requires special attention, not only due
to the high costs of the goods, but also for its potential to cause serious accidents. One of the
safest modes to realize exploration and transport operations is the use of metallic pipes. Periodic
inspections of pipes are critical to detect injury and to evaluate the action of corrosion.
Corrosion is a natural process that can be controlled and delayed but not completely avoided.
Proper inspection and monitoring of the lines are critical to obtain data of the corrosion defects
and assess the structural resistance of corroded pipes, thus allowing safe operation of the lines.
To assess the structural integrity of pipes, various methods can be employed. The Semi-
Empirical Analytical Methods, which usually provide very conservative results resulting in
premature shutdown of the lines with corrosion defects, are still widely used as they generate
quickly reliable results. The numerical methods, particularly the Finite Element Method (FEM),
have generated results with excellent accuracy compared to experimental tests, but are not very
employed yet due to the complexity of use, which involves time-consuming analysis and
specialized professionals. On one hand, several papers about the evaluation of the integrity of
corroded pipes with internal pressure loading can be found in the literature. On the other hand,
few studies have been developed about the integrity of pipes submitted to combined loading,
such as internal pressure with other types of loads. With the recent demands of production and
exploration, where pipes can transport high temperature fluids under pressure, it becomes
increasingly necessary to take into account the coupled thermo-mechanical phenomena. This
work aims to study the integrity of pipes with interacting corrosion defects under combined
load composed by internal pressure and thermal loads. The MEF is used to perform the
numerical analysis and to show the importance of considering the thermal loads to evaluate the
integrity of corroded pipes. It was highlighted that the thermal loads can significantly reduce
the failure of corroded pipe pressure, by percentage losses up to 8.86% when considering a
relative temperature of 100°C. Finally it was shown that the consideration of the thermal loads
in the models significantly influences the structural integrity of corroded pipes, particularly for
those with long total length and/or deep corrosion defects.
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