[pt] O presente trabalho apresenta uma modelagem da geração de
ondas guiadas em estruturas laminadas compósitas através de
atuadores piezoelétricos interdigitais.O estudo foi
desenvolvido a partir de uma técnica que se baseia na
teoria discreta de Reddy e modela os campos de deslocamento
e esforços e velocidades generalizadas nas interfaces de
uma estrutura laminada. O modelo desenvolvido representa
trechos da estrutura em questão através de suas matrizes de
impedância, relacionando os esforços e velocidades
generalizadas nas interfaces de cada trecho. Após a
validação do modelo através da comparação com o método dos
elementos finitos, via um pacote comercial, onde foi
mostrado que os campos calculados pelos dois métodos
obtiveram resultados bastante aproximados nas diferentes
faixas de freqüência, foi demonstrada a capacidade do
modelo proposto de representar atuadores piezoelétricos
interdigitais gerando modos guiados desacoplados em vigas
laminadas compósitas. Foram modeladas vigas de alumínio e
de ARALL e, após o cálculo das suas curvas de dispersão e
dos pontos em que os seis primeiros modos são
aproximadamentenão dispersivos, projetaram-se atuadores
capazes de gerar de forma desacoplada alguns dos modos
guiados nas vigas. A técnica proposta, que pode ser
facilmente adaptada pa4ra a simulação da excitação de ondas
de Lamb em placas, é capaz de modelar com precisão a
rseposta em altas freqüências e pode servir como uma
ferramenta valiosa para o desenvolvimento de atuadores
interdigitais na monitoração em tempo real da integridade
estrutural de compósitos laminados. / [en] The present work is concerned with modeling interdigital
piezoeletric actuators for the excitation of guide waves in
composite laminated beams. The proposed model is based on
Reddys layerwise laminate theory, which relies on piece-
wise constant interpolations of the displacement and
eletric potential distributions along thethickness of a
laminated structure. The laminated beam is also divided in
pieces along its span direction, and each piece is
represented by an impedance matrix that associates
generalized forces with particle velocities on the
interfaces of each piece, and also with the applied voltage
along the electrodes of the piezoeletric element.
Validation of the model was performed with the aid of a
commercial Finite Element code. The model was explored to
simulate the excitation of uncoupled guided wave modes
incomposite laminated beams fabricated from aluminum or
ARALL, which is a laminate made ofalternating layers of
aluminum and arami-epoxy fiber reinforced composite. From
the frequency spectrum of guided waves in the laminated
beam, frequencies amd wavelengths at which the first six
modes are approximately non-dispersive where determined.
With this information, interdigital actuators, capable of
generating uncoupled, or weakly coupled, guided modes in
the beam were simulated. The proposed model, which is able
to accurately reproduce responses in the high
frequency/short wavelength range, could be easily adapted
to simulate the extation of Lamb waves in laminated plates,
and may be a valuable tool in the development of
interdigital actuators for health monitoring of laminated
composites.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:3106 |
| Date | 16 October 2002 |
| Creators | LUIS PAULO FRANCO DE BARROS |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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