Influência de parâmetros físicos e do processamento digital utilizado nos sinais oriundos do ensaio charpy instrumentado

Abstract

In this work, was the influence of physical parameters evaluated (stiffness of the striker, length of the specimen, the geometry of the striker) on the magnitude of the interference present in the curves load vs. time and load vs. displacement, the effect of various filters on the signal obtained was also studied. In this study, instrumented strikers (like load cells) of different stiffness and were used a striker which has a different geometry than the others was also tested. Furthermore, the tests were conducted with specimens with length equal to 55 mm (according with ASTM E-23), 70 mm and 85 mm. The data were processed by these digital filters: low pass, high pass, band pass and moving average. The spectrums of the filtered signals were compared with the original ones. The results showed that the stiffness of the striker has an inverse relation with the magnitude of the interference. On the other hand, the length of the specimen has a direct relation with the increased level of interference, the striker with different geometry also exerted influence on the load vs displacement curve. The moving average filter has been a good way out in the treatment of data, but is necessary to use a limited number of points in order not to eliminate essential components of the signal which contains information about the deformation and fracture process. For the materials used in this work, the signal spectrum is between 100 Hz and 50 kHz, but the range between 10 kHz and 50 kHz is predominantly responsible for the interference components.

Neste estudo foi avaliada a influência dos parâmetros físicos (rigidez do cutelo, comprimento do corpo de prova, geometria do cutelo) sobre a magnitude das interferências presentes nas curvas força vs tempo e força vs deslocamento, também foi estudado o efeito de diversos filtros sobre o sinal coletado. Foram empregados cutelos instrumentados (atuando como células de carga) de diferente rigidez e também um cutelo com geometria distinta em relação aos demais. Foram realizados ensaios com corpos de prova de comprimento iguais a 55m (em conformidade com a ASTM E-23), 70 mm e 85 mm. Os dados foram tratados com filtros digitais: passa-baixa, passa-alta, passa-faixa e média móvel, os espectros dos sinais filtrados foram comparados aos dos sinais originais. Os resultados indicaram que a rigidez do cutelo possui relação inversa com a magnitude das interferências, por outro lado o comprimento do corpo de prova possui relação direta com o aumento no nível de interferências, o cutelo com geometria diferenciada também exerceu influência sobre a curva força vs deslocamento. A média móvel mostrou-se promissor no tratamento dos dados, desde que seja utilizado um número reduzido de pontos, de modo a não eliminar componentes fundamentais do sinal de interesse. Para os casos analisados o espectro do sinal encontra-se entre 100 Hz e 50 kHz, no entanto a faixa entre 10 kHz e 50 kHz há predomínio das componentes responsáveis pelas interferências.