SHM de sistemas estruturais usando transformadas Wavelet

Abstract

Este artigo desenvolve uma metodologia numérica, utilizando conjuntamente as plataformas computacionais ANSYS® e Matlab®, para localizar e quantificar danos estruturais em treliças e vigas. Esses sistemas estruturais são modelados numericamente via Método dos Elementos Finitos no ANSYS®, e posteriormente, o sinal (deflexão) sofrida pela estrutura é transformado pela Transformada Contínua de Wavelet (TW) no Matlab®. A modelagem da treliça emprega um elemento linear com dois nós e dois graus de liberdade de translação por nó, enquanto as vigas empregam um elemento quadrilateral com quatro nós e dois graus de liberdade por nó. A modelagem das vigas empregam o conceito de estado plano de tensões. Várias wavelets mães e disponíveis na plataforma numérica do Matlab® são utilizadas para localizar o dano do tipo perda de rigidez estrutural, por meio da criação de entalhes nas vigas ou por meio da redução no módulo de Young do material das barras da treliça. Índices de dano são utilizados para quantificar esses mecanismos de dano. Para a detecção do dano na treliça é necessário conhecer os sinais da estrutura sã e danificada. Já no caso das vigas, somente o sinal na condição danificada é necessário. As wavelets-mães: Daubechies, Symlets, Coiflets, BiorSplines e ReverseBior conseguiram captar o dano implementado na treliça, enquanto as de Meyer e de Haar não foram eficientes nesta tarefa. Nas vigas todas as wavelets-mães conseguiram captar o dano, com maior ou menor precisão, sendo as mais eficientes dentre elas a Daubechies, Biorthogonal e Riorthogonal. Além disso, as duas wavelets mães Biorthogonal e RBiorthogonal apresentaram a mesma capacidade de detecção do dano nas simulações realizadas.