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Campo DCValorIdioma
dc.creatorGalvão, José Rodolfo-
dc.date.accessioned2019-07-26T14:42:19Z-
dc.date.available2029-01-31-
dc.date.available2019-07-26T14:42:19Z-
dc.date.issued2019-04-27-
dc.identifier.citationGALVÃO, José Rodolfo. Aplicações de sensores a fibra óptica integrados em materiais compósitos. 2019. 156 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4255-
dc.description.abstractThe present work shows the study of composite materials using fiber optic sensors based on Bragg grating (FBG) and the application of this technology to the area of human and animal biomechanics. In human biomechanics, two models of prostheses for lower limb amputees were developed, being a transtibial prosthesis and a prosthesis of the foot. Both prostheses are made of composite material with integrated FBGs sensors. Axial compression tests were performed to characterize the prostheses. The mean sensitivity of the sensors is 10 pm/N. From the results of the mechanical tests, the transtibial prosthesis was simulated in Ansys student software 19.2. The obtained values of deformation (μStrain) were of the same order of magnitude of the results obtained experimentally. The simulation helped to customize a new transtibial prosthesis model. The characterization of the prostheses during the gait cycle was performed from the FBGs sensor readings while a volunteer performed the walking movement. These trials were performed with a mechanical adaptation and with the help of three non-amputated volunteers. In the test three different speeds of an ergometric treadmill were used. The obtained results were processed and presented in an interactive way through a color map and vector diagrams. The optical instrumentation used in this work contributes to the development of a new tool for evaluation of the prosthesis design, rehabilitation of amputees and for the evaluation of the performance of athletes during training or competition. In area of animal biomechanics, horseshoes made from composite material and instrumented with FBGs sensors were developed to monitor horse gait. Equine trials were performed in three types of gait: step, trot and gallop. Optical instrumentation for equines contributes to identify patterns of walking and to avoid pathologies related to the animal's hoof. The technologies developed in this work demonstrate the potential of applications involving fiber optic sensors integrated in composite materials.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsembargoedAccesspt_BR
dc.subjectDetectores ópticospt_BR
dc.subjectRedes de Braggpt_BR
dc.subjectMateriais compostospt_BR
dc.subjectBiomecânicapt_BR
dc.subjectPrótese - Desenvolvimentopt_BR
dc.subjectSoftware - Desenvolvimentopt_BR
dc.subjectMétodos de simulaçãopt_BR
dc.subjectEngenharia elétricapt_BR
dc.subjectOptical detectorspt_BR
dc.subjectBragg gratingspt_BR
dc.subjectComposite materialspt_BR
dc.subjectBiomechanicspt_BR
dc.subjectProsthesis - Developmentpt_BR
dc.subjectComputer software - Developmentpt_BR
dc.subjectSimulation methodpt_BR
dc.subjectElectric engineeringpt_BR
dc.titleAplicações de sensores a fibra óptica integrados em materiais compósitospt_BR
dc.title.alternativeApplications of fiber optical sensors integrated in composite materialspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoO presente trabalho mostra o estudo de materiais compósitos utilizando sensores a fibra óptica baseados em redes de Bragg (FBG) e a aplicação dessa tecnologia para a área da biomecânica humana e de animais. Na biomecânica humana, dois modelos de próteses para amputados de membros inferiores foram desenvolvidos, sendo uma prótese transtibial e uma prótese do pé. Ambas as próteses são confeccionadas em material compósito com sensores FBGs integrados. Ensaios de compressão axial foram realizados para caracterizar as próteses. A média da sensibilidade dos sensores é de 10 pm/N. A partir dos resultados dos ensaios mecânicos, a prótese transtibial foi simulada no software Ansys student 19.2. Os valores obtidos de deformação (µStrain) foram da mesma ordem de grandeza dos resultados obtidos experimentalmente. A simulação contribuiu para customizar um novo modelo de prótese transtibial. A caracterização das próteses durante o ciclo de marcha foi realizada a partir das leituras dos sensores FBGs enquanto um voluntário executava o movimento de caminhada. Esses ensaios foram realizados com uma adaptação mecânica e com a ajuda de três voluntários não amputados. No ensaio foram utilizadas três velocidades distintas de uma esteira ergométrica. Os resultados obtidos foram processados e apresentados de forma interativa por meio de um mapa de cores e diagramas vetoriais. A instrumentação óptica utilizada nesse trabalho contribui para o desenvolvimento de uma nova ferramenta para avaliação do projeto de próteses, reabilitação de pacientes amputados e para a avaliação do desempenho de atletas durante treinamento ou competição. Na área da biomecânica animal, foram desenvolvidas ferraduras confeccionadas em material compósito e instrumentadas com sensores FBGs para monitorar a andadura de equinos. Ensaios com equinos foram realizados em três tipos de andadura: passo, trote e galope. A instrumentação óptica para equinos contribui para identificar os padrões de andadura e evitar patologias relacionadas ao casco do animal. As tecnologias desenvolvidas neste trabalho demonstram o potencial de aplicações envolvendo sensores a fibra óptica integrados em materiais compósitos.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3927277046492765pt_BR
dc.contributor.advisor1Martelli, Cicero-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9188974272555318pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.referee1Martelli, Cícero-
dc.contributor.referee2Silva, Marco José da-
dc.contributor.referee3Abati, Paulo José-
dc.contributor.referee4Quintero, Sully Mejía-
dc.contributor.referee5Frizera Neto, Anselmo-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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