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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85910| Tipo: | TCC |
| Título: | Identificação de defeitos reais de soldagem a partir de sinais produzidos por simulação computacional do ensaio ultrassônico. |
| Autor(es): | Lima, João Pedro Gonçalves Santiago |
| Orientador: | Moura, Elineudo Pinho de |
| Palavras-chave em português: | Ensaio ultrassônico;Defeitos de soldagem;KNN;Classificador quadrático;Redes neurais artificiais |
| Palavras-chave em inglês: | Ultrasonic testing;Welding defects;KNN;Quadratic classifier;Artificial neural network |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| Data do documento: | 2026 |
| Citação: | LIMA, João Pedro Gonçalves Santiago. Identificação de defeitos reais de soldagem a partir de sinais produzidos por simulação computacional do ensaio ultrassônico. 2026. 103 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Metalúrgica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026. |
| Resumo: | A detecção, localização e dimensionamento de descontinuidades internas em materiais podem ser realizados de maneira não invasiva pelo ensaio ultrassônico, o qual se baseia na propagação de ondas mecânicas de alta frequência. Dentre as técnicas baseadas nesse princípio, o tempo de percurso da onda difratada (TOFD, do inglês Time Of Flight Diffraction) destaca-se por sua elevada sensibilidade e capacidade de detectar defeitos a partir das ondas difratadas nas extremidades das descontinuidades. Contudo, a classificação dos defeitos obtidos pela técnica a partir dos sinais ultrassônicos ainda depende fortemente da interpretação e experiência do operador, e são sujeitas a imprecisões. Nesse contexto algoritmos de classificação têm se mostrado ferramentas promissoras para auxiliar na interpretação automática desses sinais, permitindo identificar padrões característicos associados a diferentes tipos de defeitos. Neste trabalho foi desenvolvido um ambiente de simulação por elementos finitos para geração de sinais ultrassônicos pela técnica TOFD. Foram modelados, no software COMSOL, peças com três tipos de defeitos presentes em juntas soldadas: falta de penetração, poro e falta de fusão. Os sinais resultantes foram préprocessados e empregados em algoritmos de reconhecimento de padrões, incluindo K-Nearest Neighbors (KNN), classificador quadrático e redes neurais artificiais. Considerando inicialmente o cenário em que os algoritmos são treinados e testados apenas com sinais simulados, o melhor desempenho foi obtido pelo classificador KNN, que alcançou 87,47% de acurácia média e acerto máximo de 100% ao utilizar a envoltória dos sinais como entrada. Já na etapa em que os modelos foram treinados com dados simulados e avaliados a partir dos dados experimentais, o destaque foi a rede neural artificial MLP com duas camadas ocultas, que atingiu 63,13% de taxa média de acerto e máximo de 80,57% na classificação do conjunto completo dos defeitos de soldagem. |
| Abstract: | The detection, location, and sizing of internal discontinuities in materials can be performed non-invasively using ultrasonic testing, which is based on the propagation of high-frequency mechanical waves. Among the techniques based on this principle, time-of-flight diffraction (TOFD) stands out for its high sensitivity and ability to detect defects from the diffracted waves at the ends of discontinuities. However, the classification of defects obtained by the technique from ultrasonic signals still strongly depends on the operator’s interpretation and experience, and is subject to inaccuracies. In this context, classification algorithms have proven to be promising tools for the automatic interpretation of these signals, enabling the identification of characteristic patterns associated with different defect types. In this work, a finite element simulation environment was developed for generating ultrasonic signals using the TOFD technique. Parts with three defect types present in welded joints were modeled in the COMSOL software: lack of penetration, porosity, and lack of fusion. The resulting signals were pre-processed and used in pattern recognition algorithms, including K-Nearest Neighbors (KNN), quadratic classifier, and artificial neural networks. Initially considering the scenario where the algorithms are trained and tested only with simulated signals, the best performance was obtained by the KNN classifier, which achieved an average accuracy of 87.47% and a maximum accuracy of 100% when using the signal envelope as input. In the stage where the models were trained with simulated data and evaluated using experimental data, the standout was the MLP artificial neural network with two hidden layers, which achieved an average accuracy rate of 63.13% and a maximum of 80.57% in classifying the complete set of welding defects. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85910 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/6592142143901955 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7610478327010192 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA METALÚRGICA - Monografias |
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