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TRABALHOS DE FIM DE CURSO @PUC-Rio
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Título: ANÁLISE DE TRANSDUTORES ACÚSTICO ELETROMAGNÉTICOS DO TIPO ÍMÃS PERMANENTES PERIÓDICOS COM DOIS COMPRIMENTOS DE ONDA NOMINAIS
Autor(es): JOAO PAULO CARDOSO DO CARMO
Colaborador(es): ALAN CONCI KUBRUSLY - Orientador
LUCAS MONTEIRO MARTINHO - Coorientador
Catalogação: 09/DEZ/2025 Língua(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TRABALHO DE FIM DE CURSO
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Referência(s): [pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=74489@1
[en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=74489@2
DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74489
Resumo:
A inspeção de estruturas metálicas por ondas ultrassônicas guiadas é uma atividade essencial em ensaios não destrutivos, especialmente devido à capacidade de detecção de danos em longos alcances. Entre os diversos tipos de ondas guiadas, as ondas de cisalhamento horizontal (SH) se destacam pela sua baixa dispersão, simplicidade modal e alta robustez em aplicações industriais. A geração dessas ondas por transdutores acústicos eletromagnéticos (EMATs) é particularmente vantajosa, pois permite operação totalmente sem contato, alta tolerância a superfícies revestidas e grande flexibilidade na escolha da polarização e direção de propagação. Entretanto, EMATs convencionais do tipo ímãs permanentes periódicos, do inglês periodic permanent magnet (PPM), apresentam uma limitação estruturante: seu comprimento de onda nominal é definido exclusivamente pela periodicidade magnética do arranjo de ímãs. Isso faz com que cada dispositivo opere de forma eficiente apenas em um único número de onda, restringindo o transdutor a um único modo ou região da dispersão, o que nem sempre atende às demandas de inspeções que exigem múltiplas frequências, diferentes modos de SH ou diferentes profundidades de penetração. O presente trabalho aborda essa limitação ao estudar um novo conceito de EMAT de duplo comprimento de onda nominal, baseado na superposição espacial de dois arranjos PPM elementares de periodicidades distintas. Ao combinar dois comprimentos de onda em um único dispositivo, torna-se possível acessar dois números de onda independentes, ampliando a capacidade de seleção modal e permitindo maior adaptabilidade a diferentes regimes operacionais. A existência simultânea dessas duas periodicidades dá origem a um espectro espacial composto, no qual convivem duas componentes fundamentais associadas aos arranjos constituintes do transdutor. Assim, o objetivo central deste estudo é analisar, modelar e validar o comportamento espacial da força de Lorentz desse EMAT híbrido, demonstrando como a inserção de duas periodicidades magnéticas distintas permite a excitação seletiva de ondas SH em dois comprimentos de onda diferentes a partir de um único transdutor, superando as limitações inerentes aos PPM EMATs convencionais. Para isso, são empregados três níveis complementares de análise: um modelo teórico simplificado, simulações magnetostáticas via FEM e simulações dinâmicas no domínio da frequência (FEM-FS), permitindo uma avaliação integrada do dispositivo. Os resultados mostram que as periodicidades previstas são reproduzidas com erro inferior a 5 porcento e que o transdutor híbrido apresenta duas bandas de excitação bem definidas, confirmando sua capacidade de operar de forma seletiva em ambos os comprimentos de onda nominais.
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