Manufatura de estruturas de compósito de polímero reforçado com fibras contínuas contendo fibras ópticas embutidas para monitoração em tempo-real da integridade estrutural via reflectometria óptica

• Processo: 15/25554-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 08 de fevereiro de 2016
• Data de Término da vigência: 07 de junho de 2016
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial
• Pesquisador responsável: José Ricardo Tarpani
• Beneficiário: Gustavo de Souza
• Supervisor: Andreas Thorsten Echtermeyer
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Noruega
• Vinculado à bolsa: 14/00099-0 - Manufatura de laminados compósitos por infusão a vácuo de resina líquida com inserção de fibras ópticas para sensoriamento de deformações e danos mecânicos, BP.IC
• Assunto(s): Materiais compósitos poliméricos Materiais compósitos laminares Integridade estrutural Fibra óptica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Infusão a vácuo de resina líquida | Laminado compósito polimérico fibroso | Monitoração de integridade estrutural | Sensoriamento por fibras ópticas | Laminados Compósitos fibroso

Resumo

Compósitos poliméricos reforçados com fibras contínuas são amplamente utilizados em estruturas de alto desempenho devido à sua alta resistência e razão rigidez/ peso, bem como a versatilidade de seus processos fabricação que possibilitam a manufatura de grandes estruturas e geometrias complexas. Normalmente, o monitoramento de danos em estruturas compósitas em serviço faz uso de sensores de deformação (foil strain-gage sensors), de modo que a avaliação de confiabilidade estrutural completa não está garantida na medida em que esses sensores não são capazes de detectar a falha ainda no estágio de nucleação. Recentemente, uma nova tecnologia de monitoramento de integridade estrutural chamada Optical Backscatter Reflectometry foi proposta. Ela utiliza todo o comprimento das fibras ópticas incorporados no material base como sensor de tensão, para avaliar o estado de integridade de estruturas compostas. Isto é realizado através da correlação do desvio espectral inelástico Raman ou elástico Rayleigh no interior das fibras ópticas com um estado particular de dano estrutural (incluindo o estágio de nucleação) e a temperatura no compósito, permitindo assim a sua remota, em tempo real, permanente vigilância da condição estrutural. Esta proposta de plano de trabalho para o programa de estágio de pesquisa no exterior (BEPE-FAPESP) descreve os três principais objetivos que serão buscados pelo candidato durante seus 4 meses estadia no Departamento de Projeto e Engenharia de Materiais da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia (NTNU), na Noruega, a saber: (i) fabricação de componentes planos e/ ou curvas de compósitos poliméricos reforçado com fibra contínuas e com fibras óticas embebidas; (ii) testar mecanicamente as peças compósitas fabricadas e avaliar simultaneamente a sua integridade por meio da técnica Optical Backscatter Reflectometry; (iii) Realizar a completa análise de falhas post-mortem. Espera-se que o aluno se familiarize com o estado da arte em ambos os fundamentos teóricos e experimentais dessa pesquisa, campo de desenvolvimento e aplicação muito importantes, que ainda permanecem quase incipientes no Brasil. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOUZA, G.; TARPANI, J. R.. Using OBR for pressure monitoring and BVID detection in type IV composite overwrapped pressure vessels. JOURNAL OF COMPOSITE MATERIALS, v. 55, n. 3, AUG 2020. (14/00099-0, 15/25554-4)

SOUZA, G.; TARPANI, J. R.. Distributed Fiber Optics Sensing Applied to Laminated Composites: Embedding Process, Strain Field Monitoring with OBR and Fracture Mechanisms. JOURNAL OF NONDESTRUCTIVE EVALUATION, v. 39, n. 4, p. 15-pg., 2020-10-06. (14/00099-0, 15/25554-4)