Abordagem hierárquica ao método híbrido de estimação de danos em estruturas aeroespacias

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Leonardo Bacelar Lima Santos
• Orientador(a): Haroldo Fraga de Campos Velho
• Banca de defesa: Fernando Manuel Ramos, Elcio Hideiti Shiguemori, Fernando Alves Rochinha
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
• País: BR
• Resumo em Inglês: The strategy of structural damage monitoring and detection which is based on the analysis of vibration response (global) to detect damage (local) is referred to as structural health monitoring by non-destructive evaluation, and can be performed by an inverse problem into mechanical vibrations: there are knowledge of observable dynamic and want to know the components of the system's global stiffness matrix. The comparison of the stiffness value estimated (at any time) against that shown in structure design (project configuration) allow us to infer the presence of structural damage to the system under evaluation. Among the original results presented in this master thesis are the robustness's analysis of the hybrid method (epidemic genetic algorithm + variational formulation solved by the conjugate gradient method) against the number of damaged elements and intensity of damage and application of the hybrid method to the hyperbolic heat propagation problem (damped wave). To operate in structures with many DOF was required a performance improvement in the damage search. A hierarchical search is proposed as a possible solution. It does not apply a discretization which provides many DOF, but an iterated (sequence) of pourer finite element discretizations whose temporal order of application is dependent on the gathering of damage in each region. The processing time by the hierarchical search becomes, in some cases, more than 2960 times smaller than the corresponding on the traditional search, without any detriment to quality. The hierarchical search is a promising approach to make the hybrid method for structural damage identification competitive in order to provide good results at a reasonable computational effort.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/02.09.22.17

A estratégia de monitoramento e detecção de dano estrutural, que tem como base a análise da resposta vibratória (global) do sistema para detectar dano (local), é referida como monitoramento da saúde estrutural por avaliação não-destrutiva, e pode ser efetuada via resolução de um problema inverso em vibrações mecânicas. Há conhecimento de observáveis dinâmicos e deseja-se saber os componentes da matriz de rigidez global do sistema. O confronto do valor de rigidez estimado (a qualquer tempo) com o apresentado no projeto da estrutura (configuração íntegra) permite inferir a presença de dano estrutural no sistema em avaliação. Dentre os resultados originais apresentados nesta dissertação estão a análise de robustez do método híbrido (Algoritmo Genético Epidêmico + Formulação Variacional resolvida pelo Método do Gradiente Conjugado) frente à quantidade de elementos danificados e intensidade do dano e a aplicação do método híbrido ao problema de propagação do calor em regime hiperbólico (onda amortecida). Para operar em estruturas com muitos GDL é necessário uma melhoria de desempenho na forma como a busca pelo dano é realizada. Uma busca hierárquica é proposta como possível solução. Nela não se aplica uma discretização que provê muitos graus de liberdade, mas uma iterada (sequência) de discretizações com menos elementos finitos, cuja ordem temporal de aplicação é dependente do encontro de dano em cada região. O tempo de processamento via busca hierárquica chega a ser, em alguns casos, mais de 2960 vezes menor que o referente à busca tradicional, sem nenhum prejuízo à qualidade do mesmo. A busca hierárquica aponta como sendo uma abordagem promissora para tornar o método híbrido de estimação de dano competitivo no sentido de apresentar bons resultados a tempo computacional razoável.