Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O presente trabalho aborda o problema de identificação de danos em uma estrutura
a partir de sua resposta impulsiva. No modelo adotado, a integridade estrutural
é continuamente descrita por um parâmetro de coesão. Sendo assim, o Modelo de
Elementos Finitos (MEF) é utilizado para discretizar tanto o campo de deslocamentos,
quanto o campo de coesão. O problema de identificação de danos é, então, definido
como um problema de otimização, cujo objetivo é minimizar, em relação a um vetor de
parâmetros nodais de coesão, um funcional definido a partir da diferença entre a resposta
impulsiva experimental e a correspondente resposta prevista por um MEF da estrutura.
A identificação de danos estruturais baseadas no domínio do tempo apresenta
como vantagens a aplicabilidade em sistemas lineares e/ou com elevados níveis de
amortecimento, além de apresentar uma elevada sensibilidade à presença de pequenos
danos. Estudos numéricos foram realizados considerando-se um modelo de viga
de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada. Para a determinação do posicionamento
ótimo do sensor de deslocamento e do número de pontos da resposta impulsiva, a serem
utilizados no processo de identificação de danos, foi considerado o Projeto Ótimo
de Experimentos. A posição do sensor e o número de pontos foram determinados segundo
o critério D-ótimo. Outros critérios complementares foram também analisados.
Uma análise da sensibilidade foi realizada com o intuito de identificar as regiões da estrutura
onde a resposta é mais sensível à presença de um dano em um estágio inicial.
Para a resolução do problema inverso de identificação de danos foram considerados
os métodos de otimização Evolução Diferencial e Levenberg-Marquardt. Simulações
numéricas, considerando-se dados corrompidos com ruído aditivo, foram realizadas
com o intuito de avaliar a potencialidade da metodologia de identificação de danos,
assim como a influência da posição do sensor e do número de dados considerados
no processo de identificação. Com os resultados obtidos, percebe-se que o Projeto
Ótimo de Experimentos é de fundamental importância para a identificação de danos. / The present work deals with the damage identification problem in mechanical
structures from their impulse response. In the adopted model, the structural integrity
is continually described by a cohesion parameter and the finite element model
(FEM) is used to spatially discretize both the displacement and cohesion fields. The
damage identification problem is then posed as an optimization one, whose objective
is to minimize, with respect to the vector of nodal cohesion parameters, a functional
based on the difference between the experimentally obtained impulse response and
the corresponding one predicted by an FEM of the structure. The damage identification
problem built on the time domain presents some advantages, as the applicability
in linear systems with high levels of damping an/or closed spaced modes, and in nonlinear
systems. Besides, the time domain approaches present high sensitivities to the
presence of small damages. Numerical studies were carried out considering a simply
supported Euler-Bernoulli beam. Optimal experiment design techniques were considered
with the aim at determining the optimal position of the displacement sensor and
also the number of points of the impulse response to be considered in the identification
process. The Differential Evolution optimization method and the Levenberg-Marquardt
method were considered to solve the inverse problem of damage identification. Numerical
analysis were carried out in order to assess the influence, on the identification
results, of noise in the synthetic experimental data, of the sensor position, and of the
number of points retained in the impulse response. The presented results shown the
potentiality of the proposed damage identification approach and also the importance
of the optimal experiment design for the quality of the identification. al importance for
the identification of damage.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:4751 |
| Date | 17 February 2014 |
| Creators | Luciano dos Santos Rangel |
| Contributors | Leonardo Tavares Stutz, Antônio José da Silva Neto, Daniel Alves Castello |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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