Michael Leone Madureira de Souza
Título
AJUSTE DE MODELO COMPUTACIONAL NA DIN^AMICA DE ESTRUTURAS
Resumo
O principal objetivo deste trabalho é apresentar um procedimento simples de ajuste de modelos computacionais para avaliação do comportamento dinâmico de estruturas. Foram realizados ensaios experimentais em uma viga bi-apoiada, onde a excitação externa é fornecida por impactos de um martelo instrumentado e as medições são realizadas em três pontos por acelerômetros piezoelétricos. O arranjo experimental é submetido a um processo de montagem e desmontagem para simular um cenário mais próximo do real, onde grande variabilidade das propriedades modais é, em geral, observada. O módulo de Young e os coeficientes do modelo de amortecimento proporcional são adotados como variáveis incertas e ajustadas ao longo de um procedimento de otimização. A propagação das incertezas é realizada a partir do método de simulação de Monte Carlo. O grande número de dados experimentais permite uma investigação da função de verossimilhança. O modelo calibrado é validado a partir da comparação entre os dados experimentais e as predições numéricas para a curva de amortecimento e função de resposta de frequência (FRF). Por fim, o modelo validado é utilizado para identificação de danos, que neste trabalho são simulados pelo acréscimo de pequenas massas ao longo da estrutura. A otimização determinística é realizada a luz do problema inverso aplicado via método dos elementos finitos. A solução do problema inverso é buscada utilizando-se o algoritmo de enxame de partículas e a função do Matlab.
Abstract
The main objective of this work is to present model updating analyses. Experimental modal analyses are performed on a simply supported beam. Measurements come from three accelerometers and the input excitation is provided by an impact hammer. The experimental set-up is submitted to a process of assembling and disassembling the beam supports in order to simulate a scenario closer to the real one in which one may face variability of modal data. The Young's modulus and the coefficients of the proportional damping model are considered as the updating structural variables in optimization procedure. Data variability is taken into account along the model updating process by means of the likelihood function and through Monte Carlo simulation analysis. The great number of experimental data allows the likelihood function investigation. The calibrated model is assessed by comparing the model-predicted natural frequencies and the frequency response function (FRF) with their measured counterparts. Finally, the calibrated model is used for damage identification which is simulated by an addition of small masses on the structure. Inverse method is applied to perform this study based on a finite element analysis model updating.
