Projeto de otimização de um conector inovador para incorporação de sensores FBG em materiais compósitos para aplicações aeroespaciais

Abstract

Os sensores de fibra óptica, podem ser incorporados dentro de materiais (ou seja, integrados, do inglês embedded), devido ao seu tamanho extremamente pequeno, permitindo a produção de componentes inteligentes i.e., capazes de sentir tensões atuantes sobre o material devido ao ambiente operacional. Podendo, assim, relatar quaisquer avarias, em contínuo, em tempo real e sem interrupções do serviço. Os materiais mais apropriados para esse tipo de aplicação são laminados compósitos de fibra longa, porque permitem a incorporação mais fácil de fibras ópticas equipadas com sensores. Os sensores de fibra óptica mais adequados a essa aplicação são aqueles nomeados grade de Bragg, ou do inglês Fiber Bragg Grating (FBG). Entre os muitos processos de produção de componentes em compósito aquele que é mais utilizado para a produção de componentes de alto desempenho, sobretudo para aplicações aeroespaciais, é a cura em autoclave. A integração dos sensores em um laminado em compósito feito por esse processo apresenta uma série de problemas como aqueles relacionados à interferência da fibra óptica (que pode representar um elemento de distúrbio) no laminado ou pelas tensões excessivas que as mesmas das fibras do laminado aplicam sobre os sensores ópticos. Além disso, o principal problema consiste em garantir a transmissão de dados gravados dentro do laminado para o sistema de aquisição. As fibras ópticas que saem do laminado quebram frequentemente, devido à alta pressão atuante na fibra óptica no ponto de saída pelo laminado. Para resolver o problema, foram desenvolvidos conectores ópticos que deverão integrar no laminado. O conector foi modelado para os elementos finitos e submetido a uma análise estática, principalmente, para identificar o nível de interferência do conector com o material no qual ele será incorporado.