Atualização de modelo em elementos finitos a partir de medições modais e método baseado em sensibilidade para quantificação de incertezas - Barazzutti, Lamartini Fontana (2023)
As incertezas podem ser categorizadas em duas classes principais, (i) a incerteza aleatória, que reflete a variabilidade intrínseca (não controlável) nas possíveis realizações de um evento que é de natureza estocástica, e (ii) a incerteza epistêmica, que reflete a falta de conhecimento sobre um fenômeno que pode afetar o resultado dos eventos. Por exemplo, as simplificações geométricas, escolha de condições de contorno (cargas e apoios), modelagem de conexões e interfaces entre componentes, bem como definição padronizada de valores de propriedades de materiais são etapas que compõem o processo de idealização de um modelo de elementos finitos. Portanto, fica evidente que, durante essas etapas, inúmeras variáveis desconhecidas e incertas podem causar discrepâncias entre os resultados do modelo numérico e dos dados experimentais. O processo de atualização de modelo de elementos finitos surge a partir da necessidade de diminuir essas discrepâncias. Para isso, existem diversas metodologias que permitem identificar e ajustar os parâmetros do modelo numérico. Com base nisso, este trabalho aplica os conceitos básicos de identificação de modelo em dois exemplos encontrados na literatura. Posteriormente, é aplicado o método de sensibilidade, que permite atualizar o modelo de elementos finitos para que ele reproduza o resultado médio dos testes experimentais e sua covariância, em um protótipo construído com componentes simples que possuem variabilidades intrínsecas como placas de alumínio, parafusos e blocos de polímero. Para isso, os parâmetros modais (frequência natural e razão de amortecimento) foram obtidos experimentalmente a partir de 50 medições feitas e metodologia de peak-picking e decremento logarítmico. A construção do modelo numérico, feita a partir de grupos, permitiu a rápida atualização dos 28 parâmetros incertos (módulo elástico, massa específico e razão de amortecimento modal). Foi possível verificar que os parâmetros incertos mantiveram sentido físico e apresentaram resultados simétricos. Observou os valores das incertezas preservam os valores físicos aceitáveis de cada material, ainda assim, preservam uma simetria entre eles. Além disso, as nuvens de pontos e elipses de confiança mostraram que os ajustes das respostas médias, covariância e desvio padrão do modelo numérico foram satisfatórios. Por fim, foi possível observar que o modelo ajustado apresentou picos nas curvas de receptância que são inexistentes no modelo não ajustado.