Projeto Ótimo-Robusto de Sistemas Dinâmicos Estocásticos Baseado na Análise de Fadiga

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Rosa, Ulisses Lima
• Orientador(a): Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
• Banca de defesa: Duarte, Marcus Antônio Viana , Finzi Neto, Roberto Mendes , Koroishi, Edson Hideki , Cunha Júnior, Sebastião Simões
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: modelagem estocástica; propagação de incertezas; critério de fadiga; otimização robusta; redução de modelos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOES
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34140; https://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.95

Este trabalho é dedicado à elaboração de um método computacional capaz de realizar análises de fadiga em estruturas dinâmicas sujeitas a carregamentos aleatórios e incertezas em seus parâmetros geométricos e físicos. A modelagem é feita por meio do método dos elementos finitos estocásticos, com incertezas sendo incluídas de forma paramétrica, causando perturbações nas matrizes de massa e rigidez e propagando-as pelo modelo. A discretização dos campos aleatórios é feita pelo método de expansão de Karhunen-Loève, afetando diretamente a integração das matrizes elementares do sistema dinâmico. Por meio da aplicação do critério de Sines aliado com técnicas de análise de sinais e históricos de tensões no domínio da frequência, é possível estimar um índice indicativo de falha de cada um dos elementos da estrutura. Para que os resultados possam ser obtidos em tempo não proibitivo é indispensável a aplicação de técnicas de redução de modelo, visando ganho em tempo computacional. As técnicas clássicas tal como a base de Ritz não atendem completamente as necessidades referentes à execução do programa em tempo hábil. Dessa maneira, propõe-se aqui uma alternativa a essa base, onde o problema de autovetores é calculado somente uma vez para o sistema nominal e a base se atualiza a cada iteração por meio de resíduos estáticos gerados por forças não-exatas, que surgem devido à flutuação dos parâmetros aleatórios. Com o uso dessa base é possível realizar um procedimento de otimização robusta com o intuito de se obter um ponto ótimo que reduza a massa da estrutura e aumente sua vida em fadiga, objetivos diretamente conflitantes. Esse método possibilita a obtenção de um conjunto de soluções de Pareto com pontos menos susceptíveis à variação das propriedades do sistema. Dessa maneira, o projetista pode escolher dentre aqueles pontos o que melhor se adapta a seus anseios e aumentar a vida em fadiga dos elementos mais críticos.