Identificação de falhas em compósitos laminados via transformações integrais com domínio único e inferência bayesiana

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Mascouto, Fabricio da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Classical integral transformation technique; Single domain; Thermal conductivity; Laminated composite; Identification of failures; Técnica da transformada integral clássica; Domínio único; Condutividade térmica; Compósito laminado; Compositos poliméricos; Materiais laminados; Calor - Transmissão; Localização de falhas (Engenharia); CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13728

O presente trabalho apresentou um modelo físico-matemático de transferência de calor em um compósito laminado. A partir deste modelo foram abordados dois temas principais: i) o primeiro visava verificar a solução híbrida, numérico-analítica, de um problema de transferência de calor por meio da Técnica da Transformada Integral Clássica com formulação em Domínio Único, e solução do Problema de Autovalor via Método das Diferenças Finitas. A grande diversidade de geometrias apresentadas nesse trabalho foi possível graças à formulação em domínio único utilizada. A utilização da formulação permite trabalhar além de diferentes geometrias um grande número de camadas, sem que haja mudança na formulação matemática. A verificação ocorreu comparando os resultados com a solução obtida por meio do software COMSOL Multiphysics®. Neste trabalho, a solução do COMSOL foi utilizada como solução de referência em todo problema direto. ii) o segundo visava identificar falhas por adesão no adesivo de ligação entre duas camadas do material compósito. As falhas por adesão são caracterizadas pela ausência do material do adesivo e em seu lugar há a presença de ar. Desta forma, foi estimada a função do coeficiente de condutividade térmica no adesivo de ligação. Como o ar apresenta condutividade térmica muito menor do que a do adesivo, a presença de falhas gera uma variação abrupta na função estimada. A função é estimada por meio da solução de um problema inverso de transferência de calor. A solução do problema inverso foi obtida utilizando a técnica de Inferência Bayesiana, com o Método de Monte Carlo via Cadeias de Markov. Para a geração dos estados da cadeia de Markov foi utilizado o algoritmo de Metropolis-Hastings. Optou-se por utilizar a Variação Total de Parâmetros como priori não informativa e também a restrição de positividade do coeficiente de condutividade térmica. Foi determinada a condutividade térmica em diversos casos, aumentando o seu grau de dificuldade da recuperação da função de condutividade térmica. As maiores mudanças na geometria dos problemas estudados foram em relação às características das falhas, variando seu comprimento, a quantidade, a distância entre as falhas além da espessura do adesivo. Além disso, foram estudados casos em que as camadas dos materiais possuíam e não possuíam rugosidade. Os dados experimentais foram obtidos na superfície externa (superior) do compósito laminado. Como não foi realizado experimento, os dados experimentais foram sintéticos.