EWI é um provedor de serviços de engenharia com sede nos EUA. Seus especialistas usam ferramentas e métodos avançados para realizar inspeções e avaliações de engenharia como análise de falhas e otimização de projeto. Ao avaliar estruturas críticas, como pontes, aeronaves e turbinas de geração de energia, os engenheiros devem ter compreensão completa do fator que afeta significativamente sua vida útil — carregamento cíclico. O carregamento cíclico é a aplicação repetida e regular ou flutuante de força em certos locais. Por exemplo, em uma ponte, o carregamento vem dos veículos constantemente viajando através dela, e nas as asas de uma aeronave, o estresse vem de variações na pressão do ar.
Com o tempo, a tensão do carregamento cíclico pode induzir trincas por fadiga na estrutura.
A EWI trabalha forte para permanecer na vanguarda das novas tecnologias para garantir que seus engenheiros tenham as ferramentas de avaliação mais eficazes e eficientes à sua disposição. Oleg Volf, o engenheiro-chefe da EWI, liderou recentemente sua equipe de ensaio não destrutivo (END) no teste dos recursos de imagem do método de focalização total (TFM) do detector de defeitos de Phased Array OmniScan™ X3.
Oleg e sua equipe queriam ver se e como o TFM poderia ajudar a melhorar sua capacidade de medir as fissuras por fadiga. Aumentar a precisão de sua medição, por exemplo, pode contribuir para um melhor entendimento das taxas de crescimento e propagação de trincas, melhorando a precisão de sua análise de falha.
Uma ferramenta que os engenheiros usam para monitorar de forma confiável o crescimento de rachaduras é o clipe medidor. O clipe medidor é inserido na boca da rachadura e as leituras de tensão são usadas para medir as mudanças na conformidade do material. Um clipe medidor foi usado como base de comparação para este experimento.
Medição de crescimento de fissura comparando Phased Array e TFM
Em seu laboratório de testes, a equipe EWI configurou uma estrutura de teste hidráulico e programou-a para aplicar pressão crescente ao corpo de prova (um padrão de teste de resistência à fratura ASTM E1820) para simular o crescimento de trincas por fadiga. Você pode encontrar mais detalhes sobre o experimento, incluindo o equipamento usado, a metodologia e os resultados, neste estudo de caso.
Sonda Phased Array, calço e espécime que EWI usou para seus testes de crescimento de trinca por fadiga
O detector de defeitos OmniScan™ X3 foi usado para medir o crescimento de trincas e comparar os resultados da técnica de Phased Array (PA) convencional com a imagem TFM. Eles usaram uma varredura setorial de PA convencional e modos de onda TFM TT (eco de pulso) TT-T (auto-tandem). As medições foram feitas em intervalos e comparadas com o clipe medidor.
PA S-scan (superior) e imagem TFM da amostra (inferior) usando o detector de defeitos OmniScan™ X3
Percepções aprimoradas sobre a natureza das rachaduras
Na conclusão do experimento, Oleg resumiu as vantagens do TFM para avaliações de fissura por fadiga:
- Simplifica o processo de coleta de dados em comparação com métodos, como clipe medidor, câmeras e sensores de queda de potencial elétrico (EPD), que medem a rachadura por meio de propriedades indiretas e tendem a exigir configuração e calibração meticulosas.
- Medições precisas e confiáveis. Na verdade, os resultados do TFM provaram ser mais precisos do que os métodos PA e clipe medidor por uma pequena margem
- Facilita a interpretação e acessibilidade dos dados devido à apresentação visual aprimorada do TFM, que mostra claramente a orientação da rachadura (ângulo, grau de ramificação, etc.), dando aos engenheiros informações valiosas sobre a natureza da propagação (mesmo aqueles que não são especialistas em análise de testes ultrassônicos).
Oleg sublinhou a importância que “a resolução melhorada e a precisão obtidas com os métodos FMC/TFM para inspeção de estruturas sensíveis à fadiga oferecem o potencial para maior precisão na detecção e dimensionamento de trincas por fadiga, o que melhoraria correspondentemente a precisão das avaliações de vida de engenharia com base em aquelas medições de fissura.” 1
Os engenheiros da EWI afirmam que pretendem realizar mais testes usando TFM para validar essas descobertas e examinar a aplicação em outras geometrias mais complexas de trinca por fadiga. Este estudo preliminar, no entanto, dá uma boa indicação de que os insights que os engenheiros obtêm por meio da imagem TFM podem contribuir para uma infraestrutura mais segura e ajudar a melhorar o projeto estrutural.
1Volf, Oleg. EWI Technical Insights. “Crack Growth Monitoring with Phased Array Total Focusing Method (TFM).” Julho de 2020.
