Calibração e identificação de danos em estruturas reticuladas por meio de suas frequências naturais e um algoritmo de otimização

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dc.contributor.advisorMartins, Cláudio José
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2395411911546232
dc.contributor.authorFonseca, Rodrigo Vieira
dc.contributor.referee1Cláudio José Martins
dc.contributor.referee2Renata Gomes Lanna da Silva
dc.contributor.referee3Vinícius Nicchio Alves
dc.date.accessioned2023-06-14T14:00:40Z
dc.date.available2023-06-14T14:00:40Z
dc.date.issued2020-12-15
dc.description.abstractA procura por simulações estruturais numéricas mais precisas tem crescido de forma acelerada, tendo em vista que as construções estão se tornando mais esbeltas e flexíveis. Neste cenário, softwares baseados na resolução de modelos matemáticos são cada vez mais utilizados. Estes softwares permitem a obtenção da resposta da estrutura frente uma grande variedade de ações, sendo softwares dos elementos finitos (MEF) os mais utilizados. Existe uma dificuldade em simular de forma correta alguns parâmetros estruturais, como as condições de contorno e características especificas dos materiais. Esses parâmetros geram diferenças de respostas entre o modelo numérico e a estrutura real. Para contornar essas dificuldades, existem métodos de calibração de modelos. Tais métodos consistem em alterar parâmetros estruturais, no modelo numérico, de forma iterativa. Estas alterações tem a finalidade de aproximar os parâmetros numéricos aos parâmetros da estrutura real, por meio da minimização de uma função penalidade, que converge de valores das respostas estruturais numéricas aos valores das respostas extraídas experimentalmente. Entretanto, quando o processo é feito manualmente, depende da experiência do engenheiro, além de demandar muito tempo, tornando o método inviável em alguns modelos. Neste contexto, este trabalho apresenta um software de otimização, complementar ao MEF, que realiza a calibração automática de modelos, por um procedimento simplificado, baseado nos métodos de algoritmos de otimização. Após o desenvolvimento, o software de otimização foi testado ao calibrar e identificar danos em modelos numéricos de duas vigas metálicas e ao calibrar um modelo numérico de uma torre metálica. Essas estruturas tem suas respostas modais conhecidas, que foram extraídas por ensaios experimentais. A calibração foi feita por meio de testes iterativos de amostras de parâmetros. Tais amostras foram geradas por uma técnica de amostragem de desenvolvimento próprio. Pela diferença entre as frequências naturais coletadas experimentalmente e as frequências naturais numéricas, foram obtidos valores de menor resíduo. Apesar deste procedimento apresentar elevado custo computacional, foi possível encontrar valores para os parâmetros desconhecidos, que geraram resíduos pequenos.
dc.description.abstractotherThe demand for more accurate numerical simulations has grown in the same order as buildings become increasingly slender and flexible. In this scenario, software based on solving mathematical methods are increasingly used. These software’s allows to obtain structures responses in front of a great variety of actions and, being the finite element method (FEM) the most used. There is a difficulty in correctly simulating some parameters, as boundary conditions and specific material characteristics of structures. These parameters generate differences in responses between numerical model and the actual structure. To get around these differences, there are model updating methods. These methods consist of changing structural parameters, in the numerical model, iteratively. These changes are intended to approach the numerical parameters closer to the real structure parameters, and with the objective of minimizing a penalty function by converging values of the numerical structural responses to the values of the responses extracted experimentally. However, when the process is done manually, it depends on the analyst experience, and being very time consuming, making it unfeasible in some models. In this context, this paper presents the development of an optimization software, complementary to the FEM, which performs automatic model updating, by a simplified procedure, based on the indirect iterative methods. After development, the software was tested by performing updating and damage detection of metal beams and updating of a metal tower numeric model, whose modal parameters were extracted by experimental tests. Model updating was done by automatic and iterative changes in unknown parameters of the structures. By the minimization of a penalty function, describe by the difference in measured and numeric natural frequencies, lower residue values were obtained. Despite this procedure has a high computational cost, it was possible to find the parameters values, that generated small residuals.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/269
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subjectAnálise estrutural (Engenharia) - Calibração
dc.subjectAlgoritmos
dc.subjectOtimização matemática
dc.subjectFalhas estruturais - Modelos matemáticos
dc.titleCalibração e identificação de danos em estruturas reticuladas por meio de suas frequências naturais e um algoritmo de otimização
dc.typeThesis
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