Caracterização estática e dinâmica de um sensor de forças/momentos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Todas as estruturas estão sujeitas a diversos esforços ao longo do seu período de utilização. Estes esforços podem provir de diferentes origens, sejam elas naturais (peso e temperatura do meio envolvente) ou de funcionamento em serviço, carregamentos aplicados à estrutura. É muitas vezes necessário quantificar estes esforços aplicados. Para caracterizar um esforço aplicado é necessário conhecer certas características tais como o ponto de aplicação, intensidade, sentido e direcção. O sensor em estudo tem como objectivo tornar possível a medição das seis componentes de um determinado carregamento (3 componentes ortogonais da força e 3 componentes ortogonais do momento), podendo este carregamento ser estático ou dinâmico. Para a determinação dos esforços pretendidos recorreu-se à utilização de extensómetros, sensores estes que permitem medir a extensão sofrida num determinado ponto devida a um determinado carregamento. Para que o referido sensor de forças/momentos desempenhe o papel esperado é crucial uma correcta calibração estática do mesmo. Ao longo deste trabalho calcularam-se as matrizes de calibração numérica e experimental, utilizando o método dos declives e o método dos mínimos quadrados, concluiu-se a eficácia das mesmas através de ensaios de teste e analisaram-se os erros de medição resultantes de cada método, revelando valores bastante semelhantes. O método dos mínimos quadrados demonstrou uma menor complexidade e valores de erro ligeiramente inferiores. Realizou-se uma caracterização dinâmica, a qual permitiu determinar as primeiras frequências naturais do sensor e os correspondentes modos de vibração, conclui-se que o sensor apresenta uma reduzida gama de utilização em ensaios dinâmicos.