Avaliação não destrutiva de propriedades mecânicas de madeiras através de ultra-som – fundamentos físicos e resultados experimentais

Abstract

A propagação de ondas ultra-sônicas em madeiras pode ser descrita por meio de relações físicas fundamentais (conhecidas como equação de Christoffel), estabelecidas para um sólido anisotrópico, entre a velocidade de fase, a densidade e as constantes elásticas da madeira. Entretanto, diferentemente de outros sólidos, a propagação de ondas ultra-sônicas em madeiras constitui um fenômeno de considerável complexidade. As constantes de propagação, ou seja, as velocidades (de fase e de grupo) e os coeficientes de absorção são significativamente afetados não somente pela heterogeneidade da composição química, pela sua microestrutura, pela irregularidade na disposição dos elementos anatômicos, inerentes à estrutura biológica da madeira, como também pela sua natureza higroscópica. A sensibilidade da velocidade de grupo ou de propagação do pulso ultra-sônico, ao longo da madeira, a fatores que determinam suas características mecânicas, permite concluir que seja possível estabelecer correlações estatísticas entre aquela velocidade e as propriedades mecânicas de madeiras.

The propagation of ultra-sonic waves in wood can be described through fundamental physical relationships (known as equation of Christoffel), established for a anisotropic solid, among the phase speed, the density and the elastic constants of the wood. However, differently of other solids, the propagation of ultra-sonic waves in wood constitutes a phenomenon of considerable complexity. The propagation constants, the speed (of phase and of group) and the absorption coefficients, are significantly affected, not only by the heterogeneity of the chemical composition, by its microstructure, by the irregularity in the anatomical elements disposition, inherent to the biological nature of the wood, but also by its hygroscopic nature. The sensibility of the group speed or of ultrasonic pulse propagation, along the wood, to factors that determine their mechanical characteristics, indicated that is possible to establish statistical correlations between speed and wood mechanical properties.