Particle filter-based delamination shape prediction in composites subjected to fatigue loading

Modeling generic size features of delamination, such as area or length, has long been considered in the literature for damage prognosis in composites through specific models describing damage state evolution with load cycles or time. However, the delamination shape has never been considered, despite that it holds important information for damage diagnosis and prognosis, including the delamination area, its center, and perimeter, useful for structural safety evaluation. In this context, this paper develops a novel particle filter (PF)-based framework for delamination shape prediction. To this end, the delamination image is discretized by a mesh, where control points are defined as intersections between the grid lines and the perimeter of the delamination. A parametric data-driven function maps each point position as a function of the load cycles and is initially fitted on a sample test. Then, a PF is independently implemented for each node whereby to predict their future positions along the mesh lines, thus allowing delamination shape progression estimates. The new framework is demonstrated with reference to experimental tests of fatigue delamination growth in composite panels with ultrasonics C-scan monitoring

Upscaling of a dual-permeability Monte Carlo simulation model for contaminant transport in fractured networks by genetic algorithm parameter identification

International audienceThe transport of radionuclides in fractured media plays a fundamental role in determining the level of risk offered by a radioactive waste repository in terms of expected doses. Discrete Fracture Networks (DFN) methods can provide detailed solutions to the problem of modeling the contaminant transport in fractured media. However, within the framework of the performance assessment (PA) of radioactive waste repositories, the computational efforts required are not compatible with the repeated calculations that need to be performed for the probabilistic uncertainty and sensitivity analyses of PA. In this paper, we present a novel upscaling approach, which consists in computing the detailed numerical fractured flow and transport solutions on a small scale and use the results to derive the equivalent continuum parameters of a lean, one-dimensional Dual-Permeability, Monte Carlo Simulation (DPMCS) model by means of a Genetic Algorithm search. The proposed upscaling procedure is illustrated with reference to a realistic case study of migration taken from literature

Particle filter-based damage prognosis using online feature fusion and selection

Damage prognosis generally resorts to damage quantification functions and evolution models to quantify the current damage state and to predict the future states and the remaining useful life (RUL). The former typically consists of a function describing the relationship between the damage state and a statistical feature extracted from the measured signals, thus the prognostic performance will strongly depend on the selection of a proper feature. Given the best feature may vary for different specimens or even at each time instant for the same specimen during damage progression, such selection is a challenging task but has received little investigation so far. In this context, this paper proposes a particle filter-based damage prognosis framework, which involves an online feature fusion and selection scheme. A prognostic model is considered for each feature, with a multivariate process equation, formulated using both a damage degradation function and a bias parameter, and a measurement equation linking the damage state and that feature considering a data-driven model and the bias. One PF is used to estimate the damage state, its evolution parameters, and the bias for each model. Then, at each step, the feature with the smallest estimated bias is selected as the best feature providing the most likely state vectors and is used to select the most likely samples of the damage state and growth parameters for predicting the RUL and for calculating the prior at the next step. The proposed prognostic framework is demonstrated by an experimental study, where an aluminum lug structure subject to fatigue crack growth is monitored by a Lamb wave measurement system

Structural Performance-Based Design Optimisation of a Secondary Mirror for a Concentrated Solar Power (CSP) Plant

Concentrated Solar Power (CSP) plants use mirrors to reflect and concentrate sunlight onto a receiver, to heat a fluid and store thermal energy, at high temperature and energy density, to produce dispatchable heat and/or electricity. The secondary mirror is a critical component in the optical system of certain Solar Power Tower plants (SPT), as it redirects the concentrated sunlight from the primary mirror onto the receiver, which can be arranged at ground level. In this study, we propose a design optimisation for the secondary mirror of a CSP plant. The design optimisation method consists of two steps. The first step involves the use of the finite element simulation software Abaqus 2022 to analyse the structural performance of the secondary mirror under thermal loads and wind. The second step consists of the use of simulation results to identify the combination of design parameters and best performances, with respect to both design constraints and structural safety. This is carried out by developing an algorithm that selects those configurations which satisfy the constraints by using safety coefficients. The proposed optimisation method is applied to the design of a potential configuration of a secondary mirror for the beam-down of the CSP Magaldi STEM® technology, although the methodology can be extended to other components of CSP plants, such as primary mirrors and receivers, to further enhance the structural performance of these systems

Experimental investigation on the mechanical behavior of an innovative parabolic trough collector

In the present work an experimental program aimed at assessing the mechanical behavior of an innovative parabolic solar trough is presented. More specifically, a lightweight and low-cost collector making large use of adhesive joints, which can be easily assembled on-site, still performing at a high efficiency, was designed. Static and fatigue tests were performed on a full-scale prototype of the collector in the pre-production stage. The tests included differential torsion, concentrated and distributed bending, and distributed load (wind effect). During the tests, a network of strain gauges was placed in the most critical locations to measure the strain field, while laser sensors and cable transducers were placed in strategic positions to measure the displacements. The results demonstrate the strengths of the innovative parabolic trough collector and support the assessment of its structural integrity

Model selection and parameter estimation in structural dynamics using approximate Bayesian computation

This paper will introduce the use of the approximate Bayesian computation (ABC) algorithm for model selection and parameter estimation in structural dynamics. ABC is a likelihood-free method typically used when the likelihood function is either intractable or cannot be approached in a closed form. To circumvent the evaluation of the likelihood function, simulation from a forward model is at the core of the ABC algorithm. The algorithm offers the possibility to use different metrics and summary statistics representative of the data to carry out Bayesian inference. The efficacy of the algorithm in structural dynamics is demonstrated through three different illustrative examples of nonlinear system identification: cubic and cubic-quintic models, the Bouc-Wen model and the Duffing oscillator. The obtained results suggest that ABC is a promising alternative to deal with model selection and parameter estimation issues, specifically for systems with complex behaviours

CINEMA NA ESCOLA: A VIDA DURANTE A SEGUNDA GUERRA MUNDIAL A PARTIR DO FILME LENINGRADO

Introdução: Durante a Segunda Guerra Mundial, a luta pela sobrevivência tornou-se uma constante, pois não era apenas o conflito armado que ceifava vidas, mas também a fome, a violência e a barbárie contra a população civil. A presente comunicação relata a experiência de abordar esse assunto na escola a partir de recursos audiovisuais. Objetivo: A atividade desenvolvida foi pensada com o objetivo de expor aos alunos as dificuldades enfrentadas pela população civil durante a Segunda Guerra Mundial, demonstrando que as consequências de uma luta armada extrapolam os campos de batalha. Metodologia: O recurso escolhido para a atividade foi o filme Leningrado (2007), dirigido pelo russo Aleksandr Buravsky, já que a obra representa de modo instigante esse momento da história mundial. Participaram da ação adolescentes do 3º ano do Ensino Médio, da Escola de Educação Básica Presidente Artur da Costa e Silva, do município de Xanxerê. Para o trabalho foram utilizados recursos disponíveis na escola como projetos e caixas acústicas, além dos materiais dos alunos. O filme foi exibido na sala do PIBID, durante as aulas de história, com a presença de 17 alunos. Após a exibição, os estudantes produziram um diário, imaginando viver na época do conflito e relatando o que teriam feito para sobreviver durante a guerra. Resultados: Ao avaliar as produções, constatou-se que os alunos foram capazes de expressar sua compreensão sobre os elementos básicos do conteúdo, alcançando o objetivo proposto. Conclusão: Conclui-se que os filmes são uma importante forma de abordar os assuntos históricos, facilitando a construção de imagens mentais sobre os períodos estudados.Palavras-chave: Cinema. Ensino de História. Segunda Guerra Mundial

MEMÓRIAS ESCOLARES: EXPOSIÇÃO SOBRE A HISTÓRIA DA EEB PRESIDENTE ARTUR DA COSTA E SILVA

Introdução: O reconhecimento e a valorização da própria história são importantes para a formação da identidade, além de ser uma das responsabilidades da geração atual em relação às gerações passadas. Esta comunicação propõe-se a apresentar uma exposição produzida por bolsistas do PIBID sobre a história da Escola de Educação Básica Artur da Costa e Silva, localizada no município de Xanxerê (SC). Objetivo: Valorizar a história da instituição de ensino, perceber as modificações na estrutura física da escola e nos seus equipamentos, identificar permanências e usos dos espaços escolares, reconhecer os diferentes momentos de atuação da instituição. Metodologia: A partir dos acervos fotográficos e documentais arquivados no educandário, elaborou-se uma exposição itinerante, com painéis impressos em papel, apresentando informações relacionadas à história da escola. Resultados: A exposição encontra-se em processo de finalização e está prevista exibição na Escola de Educação Básica Artur da Costa e Silva para toda a comunidade escolar. Conclusão: A exposição é resultado dos estudos desenvolvidos no curso de História, por meio do componente curricular Museologia e Patrimônio, em conjunto com o Subprojeto História Unoesc – Xanxerê, do PIBID. A atividade uniu os aspectos teóricos e metodológicos estudados na universidade às demandas escolares, contribuindo para a formação dos acadêmicos e valorização da história local.Palavras-chave: Escola. História. Exposição

DIREITOS HUMANOS EM QUESTÃO: EXPOSIÇÃO “A INQUISIÇÃO DA IGREJA CATÓLICA E O OFÍCIO DA TORTURA”

Introdução: Criado pelo Papa Gregório IX, para punir os hereges (pessoas que não seguiam as doutrinas católicas), o “Santo Ofício” foi responsável pela morte de milhares de pessoas nos anos em que esteve em atuação sob as ordens e leis da Igreja Católica. Em 1252, o Papa Inocêncio IV publicou a bula Ad Exstirpanda, na qual autorizou a prática da tortura, iniciando, assim, uma era de terror. Nesta comunicação é apresentada uma exposição que aborda este conteúdo e possibilita amplas reflexões, não somente a respeito do período histórico em questão, mas também sobre direitos humanos. Objetivo: A comunicação tem como objetivo apresentar a exposição produzida por acadêmicos do Curso de História e bolsistas do PIBID e as propostas de atividades educativas desencadeadas a partir dela. Metodologia: Por meio de pesquisa bibliográfica e iconográfica, produziu-se uma exposição composta por painéis informativos e representações, em miniatura, de instrumentos de tortura utilizados pela inquisição. O material foi produzido especialmente para estudantes do Ensino Médio e propõe-se a ser parcialmente interativo, com a possibilidade de os estudantes manusearem, com o acompanhamento dos bolsistas, algumas miniaturas que representam situações de tortura. Resultados: A exposição A inquisição da igreja católica e o ofício da tortura encontra-se em fase de finalização. Está programada a exibição do material em instituição de ensino, para os estudantes do Ensino Médio. Conclusão: A exposição é resultado de atividade desenvolvida no Curso de História, por meio do componente curricular Museologia e Patrimônio em conjunto com o Subprojeto História Unoesc-Xanxerê, do PIBID. A exposição uniu os aspectos teóricos e metodológicos estudados na universidade às demandas escolares e apresenta um grande potencial educativo, impactando e provocando a reflexão.Palavras-chave: Igreja Católica. Inquisição. Tortura

TEMPO E PRODUÇÃO: A DIVISÃO DO TRABALHO POR MEIO DE UMA DINÂMICA

Introdução: O tempo é uma das categorias fundamentais para o estudo da História. Percebido e interpretado de várias formas, os valores e significados atribuídos ao tempo são diferentes em momentos históricos distintos. Uma das grandes rupturas na forma de se relacionar com o tempo decorre do processo conhecido como Revolução Industrial, a partir do qual a otimização do tempo passou a pautar a produção de bens, desencadeando grandes transformações no modo de vida das pessoas em nível mundial. A atividade apresentada nesta comunicação buscou comparar a produção artesanal e a industrial, analisando aspectos, como a divisão do trabalho e o tempo, por meio de uma dinâmica interativa. Objetivo: A atividade realizada teve como objetivo permitir a compreensão da diferença entre a produção artesanal e industrial, analisando aspectos, como a utilização do tempo e a divisão do trabalho. Metodologia: Após o estudo do conteúdo Revolução Industrial, realizou-se uma dinâmica, na qual os estudantes da Escola de Educação Básica Presidente Artur da Costa e Silva deveriam confeccionar um produto, no caso, um envelope de papel. Duas experiências diferentes foram realizadas, uma delas representava o trabalho artesanal, no qual cada estudante realizava todo o processo de confecção; em outra situação, representando a divisão do trabalho industrial, uma linha de produção foi organizada, na qual cada estudante executava somente uma das tarefas, de forma repetitiva. Resultados: A atividade permitiu discutir as questões propostas, contribuindo para o estudo do conteúdo escolar de forma interativa. Conclusão: A atividade apresentada é um dos exemplos de como a atuação do PIBID pode potencializar o ensino escolar, permitindo a realização de situações de aprendizagem diferentes, atrativas e interativas.Palavras-chave: Revolução industrial. Tempo. Atividade educativa