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Ensayo en Mesa Vibradora de Marco de Acero con Conexiones SMAOlea Guajardo, Manfred January 2009 (has links)
Se ha observado que frente a eventos sísmicos de magnitud considerable, las uniones vigacolumna
en estructuras de acero pueden presentar fallas, debido a fracturas en la soldadura o
deformación plástica de la unión. Esto genera la posibilidad de estudiar sistemas de disipación
de energía en las conexiones viga columna. Una alternativa es la incorporación de disipadores
en base a SMA (Shape Memory Alloys).
Este estudio es de carácter teórico-experimental, donde se describe el comportamiento de un
modelo a escala reducida de una estructura de acero de un piso, en cuyas conexiones vigacolumna
se usan barras SMA. Previo a la ejecución de ensayos, se modeló la estructura y las
acciones en ella, utilizando un programa de análisis no lineal, para tener una estimación en el
orden de magnitud de la respuesta del modelo experimental.
Las conexiones viga-columna están formadas por 4 barras SMA, y el marco se sometió a ensayos
tipo pull-back y registros sinusoidales y de sismos reales en una mesa vibradora de un grado de
libertad. Se usan dos tipos de barras: de Nitinol de 2,5 mm de diámetro y de CuAlBe de 3,3 mm
de diámetro. Ambos materiales se encuentran en fase austenita a temperatura ambiente y han
sido caracterizados con anterioridad en ensayos cíclicos de tracción.
La instrumentación incluye acelerógrafos a nivel de losa y de techo, un potenciómetro para
medir desplazamiento de techo, y celdas de carga y potenciómetros para medir fuerzas y
deformaciones en las barras SMA de cada conexión.
A partir de los ensayos tipo pullback se obtiene el período fundamental y el amortiguamiento
por decremento logarítmico, resultando 0.52 [seg] y un 2.3% para el marco con barras de Nitinol
y 0.47 [seg] y 1.4% para el marco con barras de CuAlBe.
Al aplicar el registro de Llolleo N10E escalado en un 25% y 50% al marco con conexiones de
Nitinol, se observa reducciones en la aceleración del techo, comparada con la aceleración
espectral, del orden del 24% para el registro escalado a un 25% y del 49% para el registro
escalado a un 50%. Para el marco con conexiones de CuAlBe, la reducción de la aceleración es
de un 14% para el registro de Llolleo escalado en un 25%.
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Identificación de impactos en una placa compuesta utilizando el principio de máxima entropía y análisis de componentes principalesVéliz Alonso, Pablo Eduardo January 2017 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / Hoy en día el monitoreo de la integridad estructural ha logrado un gran interés. Detectar, localizar y cuantificar el daño en estructuras de forma eficaz, tiene un gran impacto en la seguridad y economía en distintas aplicaciones de ingeniería. Una forma de monitorear la integridad de distintos sistemas se basa en analizar su respuesta vibratoria frente a fuerzas de tipo impacto. Estos eventos son comunes en componentes aeronáuticos y elementos estructurales, y pueden ser precursores de fallas catastróficas o facilitar la aparición de grietas en el material. Por esta razón, se han desarrollado algoritmos que permiten localizar y cuantificar una fuerza de impacto, apenas esta es producida. Sin embargo, es necesario mejorar los resultados obtenidos hasta el momento y analizar la aplicación de estos métodos en estructuras más complejas.
Por lo tanto, el objetivo del trabajo es desarrollar un sistema de detección, localización y cuantificación de la intensidad de los impactos en una placa de aluminio compuesta con estructura interna, a partir de un análisis de su respuesta vibratoria. Para esto, se utiliza una aproximación lineal basada en el principio de máxima entropía y además el análisis de componentes principales, el primero denotado como LME y el segundo como PCA, por sus siglas en inglés.
Inicialmente, se desarrolla el algoritmo que permite la identificación y cuantificación de impactos. Dado que el algoritmo LME ha sido aplicado anteriormente para el caso de una placa de aluminio simple, se cuenta con los datos de impactos de este estudio, medidos en el Laboratorio de Vibraciones Mecánicas y Rotodinámica de la Universidad de Chile. Con estos datos se comprueba el desempeño del algoritmo LME al incorporar el método PCA. Luego, se diseña y construye un montaje experimental para una placa compuesta, el cual permite medir su respuesta vibratoria. La respuesta se obtiene a partir de las señales entregadas por sensores piezoeléctricos adheridos a la superficie de la placa. Los impactos se realizan por medio de un martillo modal, el cual tiene incorporado un sensor de fuerzas. La señal de los sensores piezoeléctricos y del sensor de fuerzas es adquirida mediante una tarjeta de adquisición de datos. La tarjeta digitaliza las señales para su procesamiento con el software MATLAB.
Una vez procesados los datos, se aplica el algoritmo PCA+LME, y su desempeño se evalúa en función del error en las estimaciones de localización y magnitud de los impactos. Se obtiene entonces, para la placa simple un error de área de 0,016% y un error de fuerza de 5,94%. Mientras que para la placa compuesta se obtiene un error de área de 0,045% y un error de fuerza de 10,79%.
Se concluye que el desempeño de la metodología desarrollada es validado al considerar los casos para una placa simple y una placa compuesta. Se comprueba que la incorporación del método PCA, como método para extraer parámetros característicos de la señal de respuesta, mejora las estimaciones entregadas por el algoritmo LME. Por otra parte, a pesar de obtener un pequeño aumento en el error, los resultados para la placa compuesta demuestran la efectividad de la metodología en casos más complejos, acercando el estudio a aplicaciones reales.
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Estudio de las Fluctuaciones de Densidad y Orden en Medio GranularesPonce Heredia, Suomi Karla Andrea January 2012 (has links)
Esta tesis se dedica al estudio experimental de fluctuaciones de densidad, orden o energía cinética en sistemas granulares de partículas esféricas confinadas en una caja poco profunda de geometría cuasi-bidimensional. El sistema es forzado mediante vibraciones sinusoidales ortogonales al plano de la caja contenedora. En particular nos enfocamos en dos sistemas: en el primero se estudian las fluctuaciones de densidad y orden en la vecindad de una coexistencia de fases tipo sólido-líquido; en el segundo se estudian las fluctuaciones de densidad y de energía en un sistema bidisperso de masa que se encuentra segregado.
En el primer capítulo, se describen los medios granulares como medios complejos (que varían de comportamiento según sea el contexto físico), como materiales macroscópicos y disipativos, cuyas interacciones naturales son dadas mediante colisiones. Se hace una introducción a los fenómenos específicos que se estudiaron y se comentan trabajos anteriores que contextualizan las fenomenologías estudiadas.
El primer caso, corresponde a un montaje cuasi-unidimensional que contiene partículas de acero inoxidable de 1 [mm] de diámetro y de altura un poco menor que dos veces el diámetro de las partículas. En el sistema la longitud horizontal es mucho mayor que la altura de la celda, y su ancho es solo seis veces mayor que el diámetro de la partículas. En un segundo caso se estudia un sistema cuasi-bidimensional compuesto por partículas de acero inoxidable y partículas de poliamida de 3 [mm] de diámetro. La caja que confina los granos tiene medidas tales que las longitudes horizontales son prácticamente iguales y la altura nuevamente no supera los dos diámetros de partícula. En este capítulo se explican también los métodos de adquisición de imágenes y de la aceleración. Además se detalla el proceso de análisis de imágenes para medir la posición y velocidad de las partículas.
En un tercer capítulo se definen y analizan brevemente las cantidades físicas observables en que nos enfocamos para realizar este trabajo. En general son definidos como función del espacio y del tiempo, así como de la posición y velocidad de las partículas. Se diferencia también las medidas según la escala espacial de observación; escala microscópica, mesoscópica y macroscópica.
En el cuarto capítulo se presentan los principales resultados obtenidos de la investigación realizada. Respecto al problema de la transición de fases tipo sólido-líquido se concluyó que ésta tiene un comportamiento análogo a una transición de primer orden, que es mediada por el crecimiento en intensidad y tamaño de las fluctuaciones de densidad y de orden, donde además se pudo medir la meta-estabilidad del sistema. Respecto al problema de explosiones granulares que se dan en un medio bidisperso de masa que se encuentra segregado y sincronizado con el forzamiento, se observó el fenómeno con dos regímenes de explosiones; uno caracterizado por pequeñas fluctuaciones de densidad y energía en un medio poco segregado, que además es poco regular en el tiempo, y otro régimen que se da en un medio segregado que es más regular en intensidad y tiempo. Se caracterizó la relación entre la dinámica de cada partícula que permanece en un punto fijo rebotando sólo con velocidad perpendicular al comportamiento colectivo de desincronización en cadena de las partículas, donde las partículas adquieren velocidad horizontal, se desincronizan respecto al forzamiento y se pierde parcialmente la segregación.
En el quinto capítulo se presentan las conclusiones de la tesis y algunas propuestas de trabajo futuro, temas que quedan pendientes a realizar y que sigan la línea de investigación.
Finalmente, en los apéndices se presenta una breve descripción (i) la medida de altura de las celdas, (ii) los diagramas de Voronoi, (iii) técnica de medida a escala mesoscópica, (iv) el método de nivelación del montaje y (v) un artículo publicado referente a las explosiones granulares.
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Medición de parámetros dinámicos de arena con finos mediante columna resonanteAraya Contreras, Sofía Esperanza January 2017 (has links)
Ingeniera Civil / Chile es uno de los países más sísmicos del mundo; escenario de grandes
terremotos en el pasado y con toda seguridad, en el futuro. En particular, los suelos son
afectados por movimientos sísmicos. Por lo que es importante conocer las propiedades
dinámicas del suelo (rigidez máxima Gmax , curvas de degradación G/Gmax y el
amortiguamiento D ) para el correcto diseño de proyectos de ingeniería.
Existen distintos ensayos para medir parámetros dinámicos del suelo,
sometiéndolos a pequeñas y grandes deformaciones. El módulo de corte G y el
amortiguamiento D se obtienen con ensayos de laboratorio y terreno. En particular, en
laboratorio, uno de los ensayos que cubre un mayor rango de deformación es el de
columna resonante (D4015-15, 2016).
Este trabajo de título consistió en realizar ensayos de columna resonante en
arenas de relave del muro del tranque El Torito (Mina de cobre El Soldado). Los ensayos
fueron hechos con probetas de arena preparadas entre 35% y 85% de densidad relativa,
y confinamientos que variaron entre 1 [kg/cm2] y 4 [kg/cm2]. Los resultados obtenidos se
compararon con los obtenidos en el equipo Bender Element.
Los Gmax dieron entre 40 y 180 [MPa]. Los ensayos de columna resonante
entregaron rigideces máximas moderadamente mayores (5%) a los de Bender Element.
Esto debido posiblemente a que las probetas del primer ensayo se vieron menos
alteradas en su confección.
Todas las curvas de degradación del módulo de corte G/Gmax y amortiguamiento
D varían respecto a su deformación al corte con una tendencia que concuerda con lo
observado en la literatura.
A mayor confinamiento, las muestras tienen mayor rigidez inicial, mayor G/Gmax
y menor amortiguamiento. A mayor índice de vacíos, las probetas tienen menor rigidez
inicial y mayor G/Gmax , el amortiguamiento no tiene mayor variación respecto este
parámetro. El comportamiento de las muestras al 5% de saturación es similar al de las
muestras saturadas.
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Generación de espectros de respuesta con sismos chilenos para suelos en función de su período fundamental y nivel de amplificaciónGonzález Iturriaga, Diego Orlando January 2017 (has links)
Ingeniero Civil / En este estudio, se utilizaron registros de aceleraciones de estaciones sísmicas chilenas proporcionados por el CSN y RENADIC, los cuales se procesaron estudiando cada caso individualmente para elegir las frecuencias de corte de los filtros para cada componente por separado. Se realizó una clasificación de suelos a partir de las formas de las razones espectrales H/V de espectros de respuesta de aceleraciones con 5% de amortiguamiento (HVRSR). Las formas planas de HVRSR indican un sitio de roca o referencia (Categoría I). Los HVRSR con un peak claro indican un suelo con amplificación dinámica (Categoría II). También existen categorías para cuando la forma del HVRSR exhibe más de un peak (Categoría III) y para cuando hay una banda ancha de amplificaciones (Categoría IV). Y una categoría para las demás estaciones que no pudieron ser clasificadas en las categorías anteriores (Categoría V). Para la categoría II, se construyó una función parametrizada 𝜇������𝐻������𝑉������, que a partir solo de los valores del período y amplitud del peak, define la forma completa del HVRSR. Se proponen factores para ajustar la forma 𝜇������𝐻������𝑉������ a la función de amplificación observada y para corregir las aproximaciones a las que se incurre al usar como sitio de referencia un suelo duro, y no un afloramiento rocoso o un basamento rocoso, y así crear la función de amplificación estimada 𝜇������𝐹������𝐴������. Se estudian parámetros medidos en terreno que puedan ayudar a estimar la función de amplificación, la velocidad de onda de corte en los 30 primeros metros superficiales (Vs30) y la razón espectral H/V de espectros de Fourier (HVSR) a partir de la medición de ruido ambiental utilizando la técnica de Nakamura. Se estima el efecto de sitio con tres modelos distintos, utilizando la función de amplificación 𝜇������𝐹������𝐴������ con distintos factores de ajuste, con los siguientes parámetros de entrada para los modelos 1,2 y 3 respectivamente: el período y amplitud del peak de HVRSR, el período y amplitud del peak de HVSR, y el período del peak del HVSR junto la amplitud del peak obtenida a partir de una función que intenta predecir la amplitud del peak de HVRSR a partir de parámetros medidos en terreno HVSR y Vs30. Los últimos dos modelos surgen de la necesidad de conocer el espectro de respuesta en suelos donde no se tiene una estación sísmica, pero si se cuenta con una estación sísmica cercana en un sitio de referencia, por lo que se estima la función de amplificación a partir los datos medidos en terreno. En el caso donde tampoco se disponga de una estación sísmica en un sitio de referencia, se pueden usar espectros de referencia obtenidos a partir de una curva de atenuación. Los dos modelos con mediciones en terreno obtienen espectros de aceleraciones predichos similares a los observados en suelo. El modelo que mejor estima la función de amplificación es el modelo 2, pues posee el menor error y la menor desviación estándar en los períodos de 0 a 10 segundos. Esto considerando que el número de pares de estaciones con mediciones utilizando la técnica de Nakamura es bajo, un mayor número estaciones con estas mediciones en terreno es conveniente para reafirmar los resultados.
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Entrenamiento de una red neuronal para la detección de daños en una viga usando frecuencias de anti-resonancia cruzadasRivera Torres, Álvaro Iván January 2013 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / La necesidad por desarrollar métodos cuantitativos para la detección de daño que puedan ser utilizados en estructuras complejas ha llevado a una continua investigación de métodos basados en los cambios en las características vibracionales de una estructura. Estos métodos son capaces de detectar daños pequeños en cualquier sector de una estructura. Tienen la ventaja que la ubicación del daño no debe ser conocida a priori y tampoco es necesario tener acceso a ella. Un área con potencial y que aún está en investigación, es el uso de las anti-resonancias en la detección de daño. Las anti-resonancias se pueden determinar de manera más precisa que los modos normales (usualmente utilizados), lo que puede resultar en una evaluación más precisa del daño.
Este trabajo busca desarrollar un algoritmo de detección de daño utilizando anti-resonancias cruzadas y redes neuronales. Las redes neuronales artificiales son eficientes técnicas computacionales, usadas ampliamente para solucionar problemas complejos en muchos campos del conocimiento. El método se valida mediante datos simulados y experimentales de una viga libre y empotrada en distintas situaciones de daño. El estudio se estructura de la siguiente manera: Se generan los modelos en elementos finitos de las vigas y se crean las bases de datos analíticas de los casos de falla. Con las bases se entrenan las RNAs, luego se validan para después hacer la toma de datos experimentales. Con estos datos se validan experimentalmente las RNAs. Más tarde se procede con la introducción de ruido a los datos analíticos y finalmente se comparan los resultados con los obtenidos anteriormente.
Se tratan los casos de una sola falla y dos fallas simultaneas en algún par de los 20 elementos en los cuales se discretizó la viga. Los daños se simulan disminuyendo porcentualmente la matriz de rigidez de alguno de los elementos de la viga.
Se logran detectar todos daños inducidos en las vigas, teniendo más éxito en la viga libre debido a que el empotramiento implementado no pudo simular las condiciones de borde completamente, lo que se traduce en que los datos obtenidos no condicen con los datos simulados analíticamente, los cuales obedecen a un empotramiento perfecto.
Se estudia la introducción de ruido pseudo-aleatoreo que sigue una distribución uniforme y una normal. Se concluye que el ruido mejora los resultados pero no logra acercarse del todo al caso experimental, por lo que se propone analizar otro método de introducción de ruido.
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Identificación de daño en estructuras de barras utilizando métodos de sub-estructuración y redes neuronalesAracena Montalbán, Fabiola Macarena January 2013 (has links)
Ingeniera Civil Mecánica / Toda estructura en ingeniería se encuentra expuesta al daño y deterioro durante su vida útil. La información oportuna del deterioro que presenta puede incrementar la seguridad en su uso y mejorar su confiabilidad, además de reducir significativamente los costos asociados al mantenimiento.
El uso de Redes Neuronales Artificiales (ANN en inglés artificial neural network) ha sido considerado en la detección de daño porque luego que la ANN es entrenada, utilizarla implica solo un gasto menor de recursos computacionales, lo que la hace idónea para monitoreo en tiempo real. Sin embargo, en la etapa de entrenamiento es necesaria gran capacidad computacional, la cual crece con la complejidad de la estructura. Además, mientras más elementos se quieran detectar con una red, más difícil se vuelve el entrenamiento y peores son los resultados. Esto último hace que la aplicación directa de redes neuronales en estructuras complejas sea casi imposible. Una solución es dividir la estructura en sub-estructuras y entrenar una red para cada sub-estructura por separado, este método se conoce como sub-estructuración.
En el presente trabajo se obtiene un algoritmo capaz de identificar daño en estructuras de barras por medio del método de subestructuras combinado con ANN. Las frecuencias de resonancia y anti-resonancia de la estructura son las variables de entrada sensibles al daño y las variables de salida son factores de reducción de rigidez para cada elemento.
El trabajo se divide en dos etapas principales; primero se modela en MATLAB la estructura mediante elementos finitos y se realiza un análisis con daño simulado, y luego se valida el modelo con una estructura experimental. El método de identificación de daño utiliza dos redes neuronales. La primera debe detectar la o las sub-estructura(s) con daño y la segunda debe detectar daños en cada elemento de la sub-estructura identificada por la primera red. De esta forma se reduce el tamaño de cada ANN, y con esto los recursos computacionales necesarios para entrenarlas. El daño en un elemento tiene dos representaciones; a nivel de elementos finitos se considera un factor de reducción de rigidez y a nivel experimental se considerarán cortes en las secciones.
El desarrollo de la primera red entrega buenos resultados a nivel numérico y logra detectar las subestructuras dañadas en tres de los cuatro casos de daño experimental. Para su entrenamiento se incluyeron las frecuencias de resonancia y las frecuencias de anti-resonancia de los nodos límite de cada subestructura. Las redes de la segunda etapa, una para cada subestructura, se logran entrenar a nivel numérico dependiendo principalmente del número de entradas disponibles, lo cual permite que tres de las seis presenten resultados muy buenos. La validación con datos experimentales detecta los daños 5 existentes en los casos estudiados, pero sólo logra cuantificar y localizar uno de ellos.
Por lo tanto, el uso de un método de sub-estructuración y redes neuronales para la identificación de daño en estructuras de barras, resultó correcto en la etapa de localización de subestructuras dañadas. Sin embargo, para la identificación de elementos dañados en cada sub-estructura es necesario asegurar una cantidad mínima de datos de entrada a la red (frecuencias de anti-resonancia) que permita el correcto entrenamiento de la red neuronal.
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Estudio del Efecto de los Cambios de Humedad del Suelo en la Frecuencia Natural de una EstructuraVerdugo Varoli, Germán Andrés January 2009 (has links)
El objetivo general de este trabajo de título es registrar y analizar las variaciones de la frecuencia natural que una estructura pueda tener como resultado de los cambios en el contenido de humedad del subsuelo donde está localizada. Se busca obtener una correlación entre los cambios de frecuencia de la estructura y los cambios en el contenido de humedad del suelo.
Se ha observado en el último tiempo que no solo cambios en las propiedades físicas de una estructura provocan alteraciones en los parámetros estáticos y dinámicos de este, si no que también variaciones externas a la estructura. Un ejemplo de lo anterior son cambios en la frecuencia natural de una estructura debido a cambios en el contenido de humedad del suelo de fundación. Un ejemplo de lo anterior corresponde a variaciones de un 3% en la frecuencia natural de la Biblioteca Millikan en California, inmediatamente después de precipitaciones de 100 mm en 48 horas, recuperando la frecuencia previa solo al cabo de 10 días. En Chile también se han observado variaciones debidas a los cambios del contenido de humedad en el suelo. Para el Edificio de la Cámara Chilena de la Construcción, se registró un aumento en la frecuencia del edificio de hasta un 1.2% luego de una intensa lluvia que alcanzó aproximadamente 40 mm entre los días 13 y 15 de Junio de 2007.
Se elaboró y ensayó un modelo a escala de una estructura de un grado de libertad, con un periodo cercano a un segundo, empotrada en un suelo constituido por arena con menos de 30% de finos, éstos de baja plasticidad, inicialmente en estado seco. En la parte superior de la estructura del modelo se colocó un acelerómetro para registrar las vibraciones y en el suelo se instalaron tres sensores de humedad a distintas profundidades. El agua de lluvia fue simulada mediante la adición de agua a través un dispensador manual.
Cuando se agregó agua por primera vez al modelo se rigidizó producto del efecto de capilaridad. En las ocasiones posteriores que se agregó agua al modelo se observa una disminución de la frecuencia de la estructura en torno al 1.6%, que coincide con aumento en el contenido de agua por sobre el 40% de saturación en la profundidad de suelo que contiene los costados de la fundación y el sello. La disminución de la frecuencia se debió a la perdida de rigidez del suelo generada por la reducción de las tensiones efectivas del suelo.
Se concluye que existe una clara correlación entre los cambio de humedad del suelo y variaciones en la frecuencia natural de la estructura. Esta variación de la frecuencia natural se produce cuando el contenido de humedad del suelo cerca de los costados y la base de la fundación está por sobre el 40% de saturación aproximadamente. Sin embargo no se observa que un aumento en el contenido de humedad del suelo bajo el sello de fundación afecte el comportamiento de la estructura.
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Ensayo en Mesa Vibradora de un Marco Arriostrado con Barras de SMAVilches González, Evelyn Andrea January 2010 (has links)
En este trabajo se ensayó un marco de acero de escala reducida de dimensiones 1,5mx1,5mx0,8m, con el objetivo de verificar la capacidad que tienen barras de NiTiNOL (aleación de Niquel y Titanio), para disipar energía sísmica.
Las barras de NiTiNOL de 48cm de longitud y 2,46mm de diámetro se incluyen como parte del sistema de arriostramientos, en el centro del vano principal de la estructura, la cual se ensaya en la mesa vibradora del Laboratorio de Dinámica de Estructuras del Departamento de Ingeniería Civil, aplicando señales sinusoidales y registros sísmicos reales escalados.
Como instrumentación se utilizan acelerómetros, celdas de carga y potenciómetros, con los cuales se obtienen aceleraciones a nivel de losa y sobre el marco, esfuerzo y deformación en barras y desplazamientos laterales del marco. La estructura sin arriostrar tiene un amortiguamiento de 1,55% y periodo de 0,44s. Al incorporar las diagonales el amortiguamiento aumenta a 2,5% y el periodo baja a 0,15s y 0,16s, dependiendo de la pretensión de las barras. Los desplazamientos y aceleraciones en el techo de la estructura se reducen con respecto al caso de la estructura sin diagonales cuando se aplica el registro de Llolleo en su componente N10E reducido al 50%.
Con la utilización de diagonales en estructuras reales es posible disminuir la magnitud de los desplazamientos frente a solicitaciones sísmicas. Además, si éstas incorporan materiales SMA (Shape Memory Alloys), se pueden controlar las aceleraciones en la estructura.
Los periodos obtenidos de manera experimental verifican analíticamente, al igual que la respuesta ante el registro sísmico escalado al 50%.
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Detección de daños en una placa de material compuesto tipo panal de abeja mediante métodos de aprendizaje supervisadoFierro Aguirre, Valentina Andrea del January 2014 (has links)
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El objetivo de esta investigación es desarrollar un algoritmo capaz de detectar, cuantificar y localizar daño en tiempo real en estructuras de material compuesto tipo panal de abeja, buscando delaminaciones entre las paredes y el núcleo.
Para llevar a cabo este objetivo es necesario recopilar datos experimentales de frecuencias naturales y modos de vibración de placas con y sin delaminación, los que servirán para validar un modelo numérico de la estructura. El modelo numérico se construye en MATLAB. La estructura compuesta se modela con tres paneles unidos por resortes que representan a la capa de adhesivo. La delaminación se introduce como una disminución de rigidez local en los resortes. Las características mecánicas del modelo numérico son obtenidas mediante un método de ajuste de modelos que utiliza los datos experimentales de las placas con y sin delaminación. Con este modelo, se generó una base de datos de placas con distintos escenarios de delaminación que sirvieron para los métodos de identificación de daño evaluados.
Se proponen dos métodos de aprendizaje supervisado para la identificación de daño, las redes neuronales artificiales y un método de interpolación lineal basado en el principio de máxima entropía. Ambos métodos de identificación de daño fueron evaluados por separado para así determinar cuál es el que identifica de mejor manera la existencia, magnitud y ubicación del daño.
Para evaluar los métodos de identificación de daño, se realizó un estudio para determinar cuál es el o los parámetros que mejor determinan la delaminación. Los resultados indican que es necesario combinar la información de las frecuencias naturales y de los modos de vibración de la estructura.
Para evaluar el método basado en redes neuronales, primero se estudió cual era la mejor configuración en cuanto a funciones de transferencia y porcentaje de utilización de datos para entrenamiento y validación de la red entre 12 posibles opciones. Luego de encontrada la configuración óptima se estudió cuál es el número de neuronas de la capa oculta que entrega mejores resultados. Se encontró que la mejor configuración correspondía a: 80 neuronas en la capa oculta, una proporción de casos de la base de datos para entrenamiento y validación de 90/10, función de transferencia entre el input y la capa oculta de Logsig y función de transferencia entre la capa oculta y output de Satlins. Se determinó que el entrenamiento de redes es un proceso que requiere de altos recursos computacionales y sin embargo no entrega resultados confiables.
Por otra parte se trabajó con un algoritmo de aproximación lineal basado en el principio de máxima entropía, que utiliza la misma base de datos que las redes neuronales pero no requiere entrenamiento y que entrega resultados con la misma velocidad que las redes. Se obtuvo que este algoritmo permite encontrar con bastante exactitud el sector de la placa que se encuentra delaminado, con hasta un 10,5% de error en la ubicación y un 22,9% de error en el tamaño de la delaminación. Además, contrario a los resultados obtenido con las redes neuronales, el método de aproximación lineal no detecta delaminaciones en lugares que no corresponden (falsos positivos).
Se decide entonces optar por el algoritmo de aproximación lineal basado en el principio de máxima entropía para la detección de daño ya que utiliza menos recursos, entrega información más acertada que las redes neuronales artificiales, y se detecta el daño con bastante precisión.
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