Identificação de danos em estruturas bi-dimensionais via matriz de flexibilidade baseado em um modelo de dano contínuo

No presente trabalho, o modelo de identificação de danos apresentado por Stutz et al. (2005) é utilizado. A contribuição do presente trabalho consiste em avaliar alguns pontos da identificação de danos em vigas e, em seguida, expandir o modelo para identificar danos estruturais em placas. Uma avaliação do comportamento das frequências naturais e da matriz de flexibilidade para uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada, na presença de danos simulados pelo parâmetro de coesão é realizada. Essa análise, permite também o conhecimento das regiões onde há maior sensibilidade ao dano, ajudando a traçar estratégias para melhorar a identificação de danos em regiões que sofrem poucas alterações na presença de falhas estruturais. Comparou-se o comportamento dos dois primeiros modos de vibração da viga simplesmente apoiada na presença de um dano estrutural, com os dois primeiros modos de vibração da estrutura intacta e corrompidos por ruído. Diversos métodos de localização de danos e de otimização são avaliados na tentativa de identificar os danos simulados através do campo de danos proposto por Stutz et al. (2005) na presença de dados ruidosos. Após a apresentação de resultados da identificação de danos obtidos para uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada, uma análise do comportamento das frequências naturais e da matriz de flexibilidade de uma viga de Euler- Bernoulli engastada na presença de danos é apresentada, assim como os resultados de identificação de danos considerando-se diversos cenários e níveis de ruído. Uma importante contribuição do presente trabalho consiste em propor um método de identificação de danos via matriz de flexibilidade onde o campo de defeitos para a placa de Kirchoff é modelado via MEF. Uma análise do comportamento da matriz de flexibilidade devido à presença de danos na placa é apresentada, assim como os resultados numéricos da identificação de danos estruturais com e sem a presença de dados ruidosos. Com a finalidade de reduzir o custo computacional na identificação de danos em estruturas complexas, uma hibridização entre o método de otimização por enxame de particulas (PSO, do inglês, Particle Swarm Optimization) e o método de otimização Levenberg-Marquardt é proposta. Resultados numéricos da hibridização para uma estrutura do tipo placa são apresentados.

In this work, the damage identification model presented by Stutz et al. (2005) is used. The contribution of this work consists in evaluating some aspects of damage identification in beams, and then, expands the model to identify structural damage in plates. An evaluation of the behavior of the natural frequencies and the flexibility matrix for a simply supported Euler-Bernoulli beam, in the presence of damage simulated by the cohesion parameter, is presented. This analysis also allows the understanding of the regions where there is a great sensitivity to the damage, helping this way to build strategies to improve the identification of damage in regions that suffer little change in the presence of structural damage. It had been compared the behavior of the first two vibration modes of simply supported beam in the presence of a structural damage, with the first two vibration modes of the structure intact and corrupted by noise. Several methods of damage localization and optimization are evaluated in the attempt to identify the damage simulated through the field of damage proposed by Stutz et al. (2005) in the presence of noisy data. After the presentation of the results of the damage identification obtained by a simply supported Euler-Bernoulli beam, an analysis of the behavior of the natural frequencies and the flexibility matrix of an Euler-Bernoulli beam clamped in the presence of damage is presented, thus the result of damage identification considering several scenarios and noise levels are presented. The major contribution of this work is to propose a method of damage identification via flexibility matrix where the damage to the Kirchoff s plate is modeled via MEF. An analysis of the behavior of the flexibility matrix considering the presence of damage in plates and the numerical results of the damage identification with and without the presence of noisy data are presented. In order to reduce the computational cost on damage identification considering complex structures, a hybridization between the method Particle Swarm Optimization and the method Levenberg-Marquardt is proposed, and numerical results for a plate are presented.