{pt_PT=Development of methods for damage Identification in laminated composite structures} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Os materiais compósitos laminados são um marco do desenvolvimento moderno de materiais, combinando fibras com resinas para formar estruturas de engenharia versáteis e eficientes. Os avanços no desenvolvimento destes materiais devem ser acompanhados por métodos igualmente avançados para deteção de dano. Esta tese procura desenvolver o estudo do uso de formas modais e as suas derivadas espaciais para fazer deteção e localização de dano em placas compósitas laminadas. O software comercial Ansys® é usado para fazer simulações de Elementos Finitos das placas, com diversos cenários e modelos mecânicos de dano. O software Matlab® é usado para pós-processar os resultados das simulações, nomeadamente no cálculo das derivadas usando o Método das Diferenças Finitas, e aplicação de três índices de dano, um dos quais proposto nesta tese. De forma a imitar condições experimentais, e para testar a resiliência dos diferentes graus de derivação, diferentes níveis de ruído são introduzidos nos resultados das simulações de Elementos Finitos. Um Índice de Qualidade é usado para avaliar quantitativamente as soluções. Os resultados mostram que os diferentes métodos de deteção de dano alcançam resultados comparáveis em termos de qualidade, com maior sucesso quando a análise é feita modo a modo, com penalização na simplicidade da análise. Os resultados também indicam que a detetabilidade de dano é maior quando as áreas danificadas coincidem com zonas de maior deslocamento das formas modais, e que níveis de ruído mais elevados têm um impacto negativo mais notável quando as derivadas de grau mais elevado são aplicadas., en=Laminated composite materials are a staple of modern material development, with fibers stronger than most conventional materials being combined with resins to form versatile and efficient engineering structures. However, the advancements in material development must be accompanied by equally advanced methods for damage detection, as these materials develop inherently unique failure modes. This thesis aims to further the study of the use of modal shapes and their spatial derivatives to perform damage localization in laminated composite rectangular plates. Ansys® is used to perform Finite Element simulations of plates with several damage scenarios and damage mechanics models. Matlab® is used to post-process these simulations results, namely by calculating the derivatives using the Finite Difference Method, and applying three different Damage Indexes, including one that is being proposed here. To mimic experimental conditions and testing the resilience of the derivatives degrees, different noise levels are introduced in the results of the Finite Element simulations. A Quality Index is employed to quantitatively evaluate the solutions, mainly regarding the response to the introduced noise. The results show that the different Damage Detection Methods tested have comparable results in terms of quality with a higher degree of success when the analysis is made mode by mode, with a penalty in simplicity of analysis. These results also show that the damage detectability is higher when the damaged areas coincide with high displacement areas of the mode shapes and that higher noise levels have a more noticeable negative impact when employing higher order derivatives.}

Discussão: dezembro 3, 2021, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Tomás Miguel Pargana e Oliveira (ist179048)

ORIENTADOR

José Viriato Araújo dos Santos

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar