Banca de DEFESA: IBRAHIM UMAR MUSA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : IBRAHIM UMAR MUSA
DATA : 01/07/2026
HORA: 09:00
LOCAL: Google Meet
TÍTULO:

Projeto, Otimização e Monitoramento de Integridade Estrutural em Tempo Real Utilizando Sensores Piezoresistivos Impressos em 3D Embutidos em Compósitos Estruturais

PALAVRAS-CHAVES:

Monitoramento de Integridade Estrutural (SHM), Manufatura Aditiva, Modelagem por Deposição Fundida (FDM), Sensores Piezoresistivos, PLA Condutivo, Otimização por Enxame de Partículas Multiobjetivo (MOPSO), Estruturas de Compósitos, Sensores Embutidos.

PÁGINAS: 183
RESUMO:

O Monitoramento de Integridade Estrutural (SHM - Structural Health Monitoring) é uma estratégia essencial para garantir a segurança e a longevidade de infraestruturas críticas e estruturas avançadas em compósitos. Embora os sensores embutidos ofereçam uma abordagem transformadora para o monitoramento em tempo real, permitindo a detecção de danos in-situ, sua adoção generalizada é dificultada por desafios na interface sensor-material, projetos geométricos não otimizados e uma falta crítica de validação em nível de sistema em componentes complexos de suporte de carga.Esta dissertação apresenta uma estrutura abrangente baseada em "Experimentar-Modelar-Otimizar-Validar" para o desenvolvimento, otimização e integração em nível de sistema de sensores de deformação piezoresistivos fabricados por manufatura aditiva. Por meio de uma revisão sistemática do estado da arte, estabeleceu-se a predominância de sensores piezoresistivos à base de carbono fabricados via Modelagem por Deposição Fundida (FDM), juntamente com a necessidade crítica de equilibrar a sensibilidade do sensor com a integridade mecânica da estrutura hospedeira.Para lidar com esse compromisso inerente (trade-off), foi desenvolvida uma rigorosa metodologia computacional e experimental. Um Projeto de Experimentos (DoE) avaliou a influência de parâmetros geométricos (largura da trilha, distância entre trilhas, espessura e laços de extremidade) no desempenho do sensor. Utilizando Regressão de Processo Gaussiano (GPR) e um algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas Multiobjetivo (MOPSO), geometrias ideais foram identificadas.A validação experimental demonstrou que configurações totalmente embutidas alcançaram uma sensibilidade piezoresistiva excepcional (Gauge Factor ~ 59), enquanto uma variante escalonada geometricamente restaurou com sucesso a rigidez da estrutura hospedeira a níveis quase nativos (~ 2,18 GPa) sem perda significativa de sensibilidade. Para preencher a lacuna entre os testes em corpos de prova em escala de laboratório e a implantação prática em campo, as arquiteturas de sensoriamento otimizadas foram integradas a uma estrutura aeroespacial geometricamente complexa (pilone) utilizando FDM multimaterial.O posicionamento dos sensores foi estrategicamente guiado pela Análise de Elementos Finitos (FEA) para focar em pontos críticos de deformação (hotspots), e uma rede de sensoriamento redundante foi implementada para garantir a tolerância a falhas. Testes em nível de sistema, validados por Correlação de Imagem Digital (DIC) de campo completo, provaram que os sensores embutidos exibiram sincronização temporal de alta fidelidade com a deformação mecânica, capturando eventos estruturais transitórios com atraso viscoelástico insignificante. Além disso, a arquitetura redundante manteve com sucesso as capacidades de monitoramento e diagnosticou anomalias de carregamento assimétrico.Por fim, esta pesquisa fornece uma metodologia altamente escalável e robusta para a transição de sensores embutidos impressos em 3D, partindo da otimização de componentes isolados para sistemas estruturais integrados e autossensíveis, avançando a prontidão tecnológica do SHM em tempo real em aplicações de engenharia aeroespacial e civil.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2995714 - GUILHERME FERREIRA GOMES
Interno - 1461307 - SEBASTIAO SIMOES DA CUNHA JUNIOR
Externo à Instituição - SAMUEL DA SILVA - UNESP