Detecção de dano utilizando otimização topológica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016.Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia que tem por objetivo a detecção de dano em estruturas utilizando otimização topológica(OT). As informações utilizadas para tal são características dinâmicas do sistema, nomeadamente frequências naturais ressonantes e anti-ressonantes.A formulação utilizada consiste na minimização da diferença entre as frequências ressonantes e anti-ressonantes de uma estrutura danificada e de uma estrutura sem dano, modelada via método dos elementos finitos(FEM). O elemento finito utilizado é o elemento quadrilátero com quatro nós. Foi utilizado o método da Programação Linear Sequencial (SLP)para a otimização das variáveis de projeto, sendo estas as densidades dos elementos. Foram testados alguns exemplos e os resultados mostram que a utilização das informações das frequências ressonantes e anti-ressonantes são importantes para a detecção do dano em estruturas, sendo possível, nos casos estudados, identificar a posição e a geometria do dano em questão. Ainda, foi confirmada a importância da utilização do filtro de sensibilidades,assim como a utilização do método da Redução Progressiva (PR) para a detecção de dano.Abstract : This work consists in developing a methodology that aims at damage detecting to structures by using topology optimization. The information used for such refers to the dynamic characteristics of the system, namely natural resonant frequency and anti-resonant ones. The formulation which is used consists in minimizing the difference between the resonant and the antiresonant frequencies of the damaged structure and of a structure without damaging, shaped via the finite element method (FEM). The finite element used is the four-node quadrilateral element. The method of Sequential Linear Programming was used for the optimization of design variables, which are the densities of the elements. Some examples were tested and the results show the importance of using resonant and anti-resonant frequencies for the detection of damage to structures. In studied cases, it was possible to identify the position and the geometry of the damage inquestion. In addition, the importance of using the sensitivity filter, as wellas the method of Progressive Reduction for the detection of damage was confirmed

Detecção de dano utilizando otimização topológica

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia que tem por objetivo a detecção de dano em estruturas utilizando otimização topológica (OT). As informações utilizadas para tal são características dinâmicas do sistema, nomeadamente frequências naturais ressonantes e anti-ressonantes. A formulação utilizada consiste na minimização da diferença entre as frequências ressonantes e anti-ressonantes de uma estrutura danificada e de uma estrutura sem dano, modelada via método dos elementos finitos (FEM), sendo utilizado o elemento quadrilátero com quatro nós. Utilizou-se o método da Programação Linear Sequencial (SLP) para a otimização das variáveis de projeto, sendo estas as densidades dos elementos (SIMP). Os exemplos numéricos analisados mostram que é possível identificar a posição e a geometria do dano em questão. Ainda, foi confirmada a importância da utilização do filtro de sensibilidades, assim como a utilização do método da Redução Progressiva (PR) para a detecção de dano

Análise dos efeitos de segunda ordem em pórticos planos

Este trabalho consiste no estudo de estruturas reticuladas planas - pórticos planos. São calculados os parâmetros Alfa e Gama Z presentes nos itens 15.5.2 e 15.5.3 da NBR 6118, respectivamente, os quais permitem classificar a estrutura como de nós fixos ou móveis. Também  são calculados os esforços de segunda ordem (não linearidade geométrica - NLG) atuantes na estrutura, para tal é utilizado o método P-Delta, que permite uma análise da estrutura na posição deformada. A não linearidade física (NLF) foi considerada da forma prescrita no item 15.7.3 da NBR 6118. Os pórticos análisados foram adaptados de Pinto (2002). Para realizar a etapa de cálculo dos deslocamentos e esforços nos pórticos foi utilizado o software Ftool. Pode-se observar, nos pórticos estudados, que todos foram classificados como sendo de nós móveis, tanto para o parâmetro Alfa quanto para o Gama Z. Também é possível observar que as análises de segunda ordem resultam, na maioria das barras, em esforços maiores que aqueles de primeira ordem; os deslocamentos nodais, medidos no topo do pórtico, também aumenta