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

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)