Medição da deformação em materiais metálicos através de sistemas de visão

Abstract

A realização da medição de comprimentos, extensões e deslocamentos em estruturas de engenharia civil é uma tarefa fundamental durante a fase construtiva das mesmas por forma a assegurar a sua qualidade final, no que diz respeito à geometria e segurança. Durante a fase de exploração, estas medições são também muito relevantes nas tarefas de monitorização: como forma de garantir o desempenho das estruturas durante a sua vida útil; e que se comportam de acordo com as hipóteses de cálculo. Entende-se, portanto, que o desenvolvimento de novos métodos de medição e monitorização de estruturas de engenharia civil é uma área de investigação muito relevante. As novas metodologias a desenvolver devem ter em consideração a precisão e exatidão dos resultados obtidos, mas também a rapidez e facilidade de execução, não esquecendo o custo associado. Neste âmbito, os métodos baseados em imagem são uma opção muito atrativa, pela sua versatilidade, rapidez e baixo custo, quando comparados com metodologias mais tradicionais. A maior desvantagem parece ser a relativa baixa exatidão. A maior parte dos estudos publicados sobre estes métodos baseiam-se em medições estruturais em fases avançadas do comportamento estrutural não linear, não apresentando na sua maioria medidas acerca da qualidade dos resultados alcançados. A efetividade destas técnicas em fase de comportamento elástico é ainda relativamente desconhecida. Neste trabalho tem-se por objetivo avaliar a aplicação de métodos baseados em imagem na medição de extensões: (i) em fase elástica, para estimar o valor do Módulo de Elasticidade do material; (ii) em fase plástica, para permitir avaliar a relação constitutiva do material até à rotura. Para o efeito recorreuse ao ensaio de tração de provetes de liga 5754 de alumínio com medição de extensões através das técnicas de Fotogrametria e Correlação Digital de Imagem (Digital Image Correlation (DIC)). Os resultados alcançados foram comparados com resultados de referência obtidos com recurso a extensometria tradicional baseada na variação da resistência elétrica. Os resultados obtidos permitiram concluir sobre a precisão e exatidão de ambas as técnicas. Demonstrou-se que: (i) na determinação do Módulo de Elasticidade (E) do alumínio, é possível utilizar a Fotogrametria, prevendo uma possível diferença relativa do resultado de 10%, quando comparado com a medição do extensómetro, e a DIC com uma possível diferença relativa do resultado de 22%, quando comparado com a medição do extensómetro; (ii) na determinação da extensão do ensaio até à rotura, as técnicas com recurso a sistemas de visão garantem a medição de extensões em casos onde as técnicas clássicas falham, sendo possível obter diferenças relativas entre os 0.9% e os 13.7% em fase plástica, para a Fotogrametria, e entre os 2.3% e os 18.3% em fase plástica, para a DIC.