Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Andrade, Renan Pinto de lattes
Outros Autores: renanpdeandrade@gmail.com
Orientador(a): Stutz, Leonardo Tavares lattes, Knupp, Diego Campos lattes
Banca de defesa: Abreu, Luiz Alberto da Silva lattes, Baptista, Josué Costa lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21676
Resumo: The present work addresses the inverse problem of structural damage identification in an Euler-Bernoulli beam. The mathematical model of the beam dynamics includes a cohesion field for modelling the damage field. This one is described by the sum of continuous exponential base functions and the dynamic response of the structure is obtained with the Generalized Integral Transform Technique, which provides an analytical-numerical solution. The inverse damage identification problem is formulated according to bayesian inference and divided into two steps. At a first level, the estimation of damage parameters is made for different model classes, and sampling is done using the Transitional Markov Chain Monte Carlo method (TMCMC). At a second level, it is performed the model class selection according to the models considered in the first stage. Combining these two analyses, it is possible to predict the number of damaged regions, as well as the location and shape of the damage, without the need for computational meshes on the structure. The verification of the proposed methodology is based on numerical simulations considering a simply supported Euler-Bernoulli beam and analyzing the performance of the method in three different damage scenarios under different conditions. The method was able to solve the proposed problems with a relatively low number of parameters when compared with other methods from the literature.
id UERJ_48a436a52ec2435f6a829e925b4ea00e
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/21676
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str
spelling Stutz, Leonardo Tavareshttps://orcid.org/0000-0003-3005-765Xhttp://lattes.cnpq.br/1627016864213973Knupp, Diego Camposhttps://orcid.org/0000-0001-9534-5623http://lattes.cnpq.br/1743826010794846Abreu, Luiz Alberto da Silvahttps://orcid.org/0000-0002-7634-7014http://lattes.cnpq.br/2157391120883842Baptista, Josué Costahttp://lattes.cnpq.br/0270238226045650https://orcid.org/0000-0001-6688-0344http://lattes.cnpq.br/7228579157408982Andrade, Renan Pinto derenanpdeandrade@gmail.com2024-04-03T12:38:07Z2023-12-18ANDRADE, Renan Pinto de. Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana. 2023. 64 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2023.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21676The present work addresses the inverse problem of structural damage identification in an Euler-Bernoulli beam. The mathematical model of the beam dynamics includes a cohesion field for modelling the damage field. This one is described by the sum of continuous exponential base functions and the dynamic response of the structure is obtained with the Generalized Integral Transform Technique, which provides an analytical-numerical solution. The inverse damage identification problem is formulated according to bayesian inference and divided into two steps. At a first level, the estimation of damage parameters is made for different model classes, and sampling is done using the Transitional Markov Chain Monte Carlo method (TMCMC). At a second level, it is performed the model class selection according to the models considered in the first stage. Combining these two analyses, it is possible to predict the number of damaged regions, as well as the location and shape of the damage, without the need for computational meshes on the structure. The verification of the proposed methodology is based on numerical simulations considering a simply supported Euler-Bernoulli beam and analyzing the performance of the method in three different damage scenarios under different conditions. The method was able to solve the proposed problems with a relatively low number of parameters when compared with other methods from the literature.O presente trabalho aborda o problema inverso de identificação de danos estruturais em uma viga de Euler-Bernoulli. O modelo matemático do comportamento da viga incluiu um campo de coesão para modelar o campo de dano, descrito pela soma de funções de base exponenciais contínuas. A resposta dinâmica da estrutura é obtida pela Técnica da Transformada Integral Generalizada, que fornece uma solução analítico-numérica. O problema inverso de identificação de danos é formulado segundo a inferência bayesiana e dividido em duas etapas. Em um primeiro nível, os parâmetros de dano são estimados para diversas classes de modelos, cuja amostragem é feita pelo método de Monte Carlo com Cadeias de Markov Transicional (TMCMC). Em um segundo nível é realizada a seleção de classe de modelos conforme os modelos considerados na primeira etapa. Combinando as duas análises, é possível predizer a quantidade de regiões danificadas, bem como a localização e forma dos danos, sem a necessidade de malhas computacionais sobre a estrutura. A verificação da metodologia proposta é feita a partir de simulações numéricas considerando uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada e analisando o desempenho do método em três cenários de dano distintos sob diversas condições. O método conseguiu resolver os problemas propostos com uma quantidade relativamente baixa parâmetros quando comparado com outros métodos da literatura.Submitted by Cleide CTC/E (cleide.lenia.sancho@uerj.br) on 2024-04-03T12:38:07Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Renan Pinto de Andrade - 2023 - Completa.pdf: 3684928 bytes, checksum: 0ea65be0a79b27e59cba83350077c2e1 (MD5) Termo - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdf: 332613 bytes, checksum: ef19d5f57e4b3afd25bb7809d8d412f6 (MD5) CRN - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdf: 328523 bytes, checksum: dabad84effd23d9c80f047d1d8ef5a62 (MD5)Made available in DSpace on 2024-04-03T12:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação - Renan Pinto de Andrade - 2023 - Completa.pdf: 3684928 bytes, checksum: 0ea65be0a79b27e59cba83350077c2e1 (MD5) Termo - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdf: 332613 bytes, checksum: ef19d5f57e4b3afd25bb7809d8d412f6 (MD5) CRN - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdf: 328523 bytes, checksum: dabad84effd23d9c80f047d1d8ef5a62 (MD5) Previous issue date: 2023-12-18Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBrasilCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoIdentificação de danosTécnica da transformada integral generalizadaInferência BayesianaSeleção de classe de modelosVigas – Vibração - ControleEstruturas – Modelos matemáticosDinâmica estruturalProblemas inversos (Equações diferenciais)Damage identificationGeneralized integral transform techniqueBayesian inferenceModel class selectionENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSSeleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesianainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALTermo - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdfTermo - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdfapplication/pdf332613http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/3/Termo+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2024.pdfef19d5f57e4b3afd25bb7809d8d412f6MD53CRN - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdfCRN - Renan Pinto de Andrade - 2024.pdfapplication/pdf328523http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/4/CRN+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2024.pdfdabad84effd23d9c80f047d1d8ef5a62MD54Dissertação - Renan Pinto de Andrade - 2023 - Completa.pdfDissertação - Renan Pinto de Andrade - 2023 - Completa.pdfapplication/pdf8811926http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/5/Disserta%C3%A7%C3%A3o+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2023+-+Completa.pdf06c59cfb3cdd559288ff82d19f7fe983MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82011http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/1/license.txtba23dde015e31ff1802d858071d990cdMD511/216762024-05-06 15:35:16.605oai:www.bdtd.uerj.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032026-05-27T10:51:36.264027Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
title Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
spellingShingle Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
Andrade, Renan Pinto de
Identificação de danos
Técnica da transformada integral generalizada
Inferência Bayesiana
Seleção de classe de modelos
Vigas – Vibração - Controle
Estruturas – Modelos matemáticos
Dinâmica estrutural
Problemas inversos (Equações diferenciais)
Damage identification
Generalized integral transform technique
Bayesian inference
Model class selection
ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
title_short Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
title_full Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
title_fullStr Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
title_full_unstemmed Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
title_sort Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana
author Andrade, Renan Pinto de
author_facet Andrade, Renan Pinto de
renanpdeandrade@gmail.com
author_role author
author2 renanpdeandrade@gmail.com
author2_role author
dc.contributor.advisor2ID.por.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0001-9534-5623
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Stutz, Leonardo Tavares
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0003-3005-765X
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1627016864213973
dc.contributor.advisor2.fl_str_mv Knupp, Diego Campos
dc.contributor.advisor2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1743826010794846
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Abreu, Luiz Alberto da Silva
dc.contributor.referee1ID.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-7634-7014
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2157391120883842
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Baptista, Josué Costa
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0270238226045650
dc.contributor.authorID.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0001-6688-0344
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7228579157408982
dc.contributor.author.fl_str_mv Andrade, Renan Pinto de
renanpdeandrade@gmail.com
contributor_str_mv Stutz, Leonardo Tavares
Knupp, Diego Campos
Abreu, Luiz Alberto da Silva
Baptista, Josué Costa
dc.subject.por.fl_str_mv Identificação de danos
Técnica da transformada integral generalizada
Inferência Bayesiana
Seleção de classe de modelos
Vigas – Vibração - Controle
Estruturas – Modelos matemáticos
Dinâmica estrutural
Problemas inversos (Equações diferenciais)
topic Identificação de danos
Técnica da transformada integral generalizada
Inferência Bayesiana
Seleção de classe de modelos
Vigas – Vibração - Controle
Estruturas – Modelos matemáticos
Dinâmica estrutural
Problemas inversos (Equações diferenciais)
Damage identification
Generalized integral transform technique
Bayesian inference
Model class selection
ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
dc.subject.eng.fl_str_mv Damage identification
Generalized integral transform technique
Bayesian inference
Model class selection
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
description The present work addresses the inverse problem of structural damage identification in an Euler-Bernoulli beam. The mathematical model of the beam dynamics includes a cohesion field for modelling the damage field. This one is described by the sum of continuous exponential base functions and the dynamic response of the structure is obtained with the Generalized Integral Transform Technique, which provides an analytical-numerical solution. The inverse damage identification problem is formulated according to bayesian inference and divided into two steps. At a first level, the estimation of damage parameters is made for different model classes, and sampling is done using the Transitional Markov Chain Monte Carlo method (TMCMC). At a second level, it is performed the model class selection according to the models considered in the first stage. Combining these two analyses, it is possible to predict the number of damaged regions, as well as the location and shape of the damage, without the need for computational meshes on the structure. The verification of the proposed methodology is based on numerical simulations considering a simply supported Euler-Bernoulli beam and analyzing the performance of the method in three different damage scenarios under different conditions. The method was able to solve the proposed problems with a relatively low number of parameters when compared with other methods from the literature.
publishDate 2023
dc.date.issued.fl_str_mv 2023-12-18
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-04-03T12:38:07Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv ANDRADE, Renan Pinto de. Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana. 2023. 64 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2023.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21676
identifier_str_mv ANDRADE, Renan Pinto de. Seleção de modelos e estimação de parâmetros em identificação de danos estruturais via transformada integral generalizada e inferência bayesiana. 2023. 64 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2023.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21676
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/3/Termo+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2024.pdf
http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/4/CRN+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2024.pdf
http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/5/Disserta%C3%A7%C3%A3o+-+Renan+Pinto+de+Andrade+-+2023+-+Completa.pdf
http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/21676/1/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv ef19d5f57e4b3afd25bb7809d8d412f6
dabad84effd23d9c80f047d1d8ef5a62
06c59cfb3cdd559288ff82d19f7fe983
ba23dde015e31ff1802d858071d990cd
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1866352787486408704