Trabalho de Conclusão de Curso

Documento

Autoria

Souza, Gustavo de

Unidade da USP

Data de Apresentação

Orientador

Tarpani, José Ricardo

Banca

Carvalho, Antonio José Felix de
Tita, Volnei

Título em Português

Manufatura de compósitos estruturais com inserção de fibras ópticas para sensoriamento de deformações e danos mecânicos

Palavras-chave em Português

Compósitos estruturais
Monitoramento da integridade estrutural
Sensoriamento por fibras ópticas
Infusão a vácuo de resina líquida
Enrolamento filamentar

Resumo em Português

Métodos simples de inserção de fibras ópticas em compósitos estruturais durante o processo de manufatura foram desenvolvidos para as técnicas de infusão de resina em molde superior flexível e enrolamento filamentar. Os métodos foram propostos e aplicados visando interferência mínima nos processos durante a disposição dos sensores. Os laminados obtidos via infusão foram ensaiados em tração, na qual duas técnicas de interrogamento das fibras ópticas foram utilizadas: espalhamento luminoso e reflectometria do espalhamento óptico. Nesses ensaios foram avaliadas a queda de propriedade mecânica do laminado devido a presença da fibra óptica, o comportamento mecânico da fibra óptica durante o carregamento e a deformação desenvolvida ao longo do comprimento do sensor embutido na estrutura. Os vasos de pressão manufaturados via enrolamento filamentar foram testados em impacto e em ensaio de pressurização onde as fibras ópticas foram capazes de detectar e medir a intensidade do dano causado pelo impacto e monitorar os níveis de deformação causados nas direções circunferenciais e longitudinais no ensaio de pressurização. Os resultados obtidos mostram o grande potencial existente para o uso de fibras ópticas para monitoramento da condição estrutural em tempo real de compósitos estruturais.

Título em Inglês

Manufacturing of composite structures with embedded optical fibers for strain and damage sensing

Palavras-chave em Inglês

Structural composites
Structural Health Monitoring - SHM
Optical Backscatter Reflectometer - OBR
Resin Infusion Under Flexible Tooling - RIFT
Filament Winding - FW

Resumo em Inglês

Simple methods of embedding optical fiber in composite structural during the manufacturing process were developed for resin infusion under flexible tooling - RIFT and Filament Winding- FW techniques. The methods were proposed and implemented focusing on minimal interference in the processes during the arrangement of sensors. The laminates obtained via infusion were tested in pure traction, in which two interrogating techniques of optical fibers were employed: visible light scattering and Optical Backscatter Reflectometry –OBR Pure tension tests evaluated the decrease of mechanical properties in laminates due the presence of the optical fiber, the mechanical behavior of optical fiber during loading and the strain profile along the length of the embedded sensor. Pressure vessels manufactured via filament winding were tested in impact and pressurization in which the optical fibers were able to detect and measure the intensity of the damage caused by the impact and monitor strain levels in the hoop and longitudinal directions in the pressurization test. The results show the great potential of optical fibers as a Structural Health Monitoring mean in structural composites.

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Data de Publicação

2018-05-03

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