Análise da propagação de ondas guiadas em estruturas com uma dimensão predominante

Abstract

O conhecimento da propagação de ondas guiadas em estruturas laminares possui várias aplicações, sobretudo na área de inspeção de estruturas com grande utilização na engenharia moderna como vasos de pressão, tubulações, trilhos de trem, entre outras. No presente trabalho se explora este tópico abordando o mesmo através de técnicas numéricas (modelos de elementos finitos) e comparando os resultados obtidos com medições experimentais. Para o estudo da propagação de ondas neste tipo de estrutura é fundamental a determinação das curvas de dispersão, as quais definem as funções base da excitação propagada na guia de ondas estudada. Os estudos foram concentrados numa haste retangular de grande interesse prático por ser parte da camada estrutural de um riser (tubulação flexível utilizada na tecnologia do petróleo). Sobre o modelo desta haste foram simuladas aplicações de ondas com diferentes formas e frequências e foi estudado como estas excitações se propagam e dispersam na estrutura em análise. Os resultados obtidos são discutidos avaliando como as excitações aplicadas se decompõe na base de ondas modais apresentadas nas curvas de dispersão.

The knowledge of guided waves propagation in laminar structures has many practical applications, particularly in the inspection of structures widely used in modern engineering as pressure vessels, pipes, railroads, among others. This topic is explored here through numerical methods (finite element model) and the results compared with experimental measurements. To study the wave propagation in this kind of structure is necessary determining the dispersion curves, which define the basis functions of the excitation propagated in the waveguide studied. The studies were concentrated on a rectangular rod of great practical interest as part of the structural layer of a riser (flexible pipe used in oil technology). A model of this rod was subjected to simulations applying waves with different shapes and frequencies and has been studied how these excitations propagate and disperse in the structure in analysis. The results are discussed evaluating how the applied excitations decompose on the basis of modal waves presented in the dispersion curves.