Qual é a utilidade da Técnica de Excitação por Impulso? Obs.: O equipamento Sonelastic é baseado nesta técnica.
Passo 1
O enunciado pergunta qual a utilidade da Técnica de Excitação por Impulso, lembrando que o equipamento Sonelastic baseia-se nela. O conteúdo aqui é Mecânica Experimental de Materiais, em particular a caracterização elástica dinâmica via modos de ressonância. Para resolver, vamos entender o princípio físico da técnica, como extraímos propriedades elásticas a partir das frequências naturais e por que isso é vantajoso em aplicações práticas.
Passo 2
A técnica consiste em bater levemente (impulso) num corpo de prova (geralmente uma barra ou disco) e registrar seu sinal vibratório livre. Esse sinal é analisado no domínio da frequência, revelando picos em suas frequências naturais de oscilação (modos de ressonância). A relação entre cada frequência natural
e as propriedades elásticas do material é dada por
onde
é o módulo de Young (ou outro módulo elástico, dependendo do modo) e
a densidade.
Passo 3
Da forma exata, para um modo de flexão de uma barra com comprimento
, área da seção
, momento de inércia
e massa
, o módulo de Young obtém-se por
onde
é uma constante geométrica conhecida (depende do modo vibratório). Medindo
,
,
,
e
, calcula-se
.
Passo 4
Além de
, a mesma técnica permite estimar o módulo de cisalhamento
(analisando modos de torção) e a razão de Poisson
(com múltiplos modos), bem como a perda mecânica (fator de amortecimento interno ou
) a partir da largura dos picos de ressonância.
Passo 5
As principais vantagens são:
- Não-destrutiva: o corpo de prova não é danificado pelo pequeno impacto.
- Rápida e simples: não requer montagem complexa, basta um martelo de impacto e transdutores de resposta.
- Versátil: aplica-se a metais, cerâmicas, polímeros e compósitos, em barras, discos ou anéis.
- Alta sensibilidade: detecta variações de módulo elástico e defeitos internos via alterações de frequência e amortecimento.
Resposta
A Técnica de Excitação por Impulso serve para determinar de forma não-destrutiva e rápida os módulos elásticos dinâmicos (como o módulo de Young e de cisalhamento), a razão de Poisson e o amortecimento interno de materiais, a partir das frequências naturais de ressonância de um corpo de prova.