Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Oliveira, Gracielle Lima de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4897
Resumo: The fracture mechanics studies the behavior of cracks in order to understand and predict their propagation until the fracture, in order to avoid catastrophic accidents, since about 80% of failures in industries occur due to fatigue that is caused by cracks. In general, the predictions made are based on mathematical models. The high complexity of structural analysis problems has encouraged engineers to resort to numerical methods such as finite element methods, finite differences or boundary elements to quantify the uncertainty, since normally some variables and conditions of the analyzed problem are unknown. The objective of this work is to quantify the uncertainty of crack propagation in the McEvily model via the Fast Crack Bounds (FCB) methodology proposed by Avila et al. (2016). The uncertainty quantification consists of to obtain quotas for the estimators of the statistical moments of the “Crack Size” stochastic process using the FCB method and Monte Carlo simulation. The FCB method focuses to obtain quotas lower and upper (functions) for the crack size function, these dimensions “envelop” the numerical solution of Runge-Kutta of order 4. The quotas are obtained by from the Initial Value Problem (IVP) of McEvily crack propagation, through the Taylor series retaining the second order term with Lagrange’s remainder. After to define the quotas, the MATLAB software is used to execute the implemented algorithms to quantify the uncertainty. The results generated in MATLAB are the estimates of the first and second statistical moments, as well as their deviations and the computational times between the quotas and the numerical solution RK4. These theoretical results are later presented and analyzed in the form of tables and graphs.
id UTFPR-12_8f35aa38bee6b73e9dba4e44d9fd5e76
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4897
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte CarloQuantification of the uncertainty of Mcevily's random model via fast crack bounds methodology - Monte CarloMecânica da fraturaDeformações (Mecânica)Deformações e tensõesResistência dos materiaisMetais - FadigaMonte Carlo, Método deAnálise numéricaFracture mechanicsDeformations (Mechanics)Strains and stressesStrength of materialsMetals - FatigueMonte Carlo methodNumerical analysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSEngenharia MecânicaThe fracture mechanics studies the behavior of cracks in order to understand and predict their propagation until the fracture, in order to avoid catastrophic accidents, since about 80% of failures in industries occur due to fatigue that is caused by cracks. In general, the predictions made are based on mathematical models. The high complexity of structural analysis problems has encouraged engineers to resort to numerical methods such as finite element methods, finite differences or boundary elements to quantify the uncertainty, since normally some variables and conditions of the analyzed problem are unknown. The objective of this work is to quantify the uncertainty of crack propagation in the McEvily model via the Fast Crack Bounds (FCB) methodology proposed by Avila et al. (2016). The uncertainty quantification consists of to obtain quotas for the estimators of the statistical moments of the “Crack Size” stochastic process using the FCB method and Monte Carlo simulation. The FCB method focuses to obtain quotas lower and upper (functions) for the crack size function, these dimensions “envelop” the numerical solution of Runge-Kutta of order 4. The quotas are obtained by from the Initial Value Problem (IVP) of McEvily crack propagation, through the Taylor series retaining the second order term with Lagrange’s remainder. After to define the quotas, the MATLAB software is used to execute the implemented algorithms to quantify the uncertainty. The results generated in MATLAB are the estimates of the first and second statistical moments, as well as their deviations and the computational times between the quotas and the numerical solution RK4. These theoretical results are later presented and analyzed in the form of tables and graphs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A mecânica da fratura estuda o comportamento das trincas visando compreender e prever a sua propagação até a fratura, com a finalidade de evitar acidentes catastróficos, pois, cerca de 80% das falhas nas indústrias ocorrem devido a fadiga que é originada por trincas. Em geral as previsões realizadas baseiam-se em modelos de referência e matemáticos. A alta complexidade dos problemas de análise de estruturas tem estimulado os engenheiros a recorrerem a métodos numéricos tais como métodos de elementos finitos, diferenças finitas ou elementos de contorno para quantificar a incerteza, visto que normalmente na prática algumas variáveis e condições do problema analisado são desconhecidas. O objetivo deste trabalho é quantificar a incerteza da propagação de trinca no modelo de McEvily via metodologia Fast Crack Bounds (FCB) proposta por Avila et al. (2016). A quantificação da incerteza consiste em obter cotas para os estimadores dos momentos estatísticos do processo estocástico “Tamanho de Trinca” usando o método FCB e simulação de Monte Carlo conjuntamente. O método FCB incide em obter cotas (funções) inferior e superior para a função tamanho de trinca, essas cotas “envelopam” a solução numérica de RungeKutta de ordem 4. As cotas são obtidas por majorações adequadas a partir do Problema de Valor Inicial (PVI) de propagação de trinca de McEvily, por meio da série de Taylor retendo o termo de segunda ordem com resto de Lagrange. Após formular matematicamente as cotas, utiliza-se o software MATLAB na execução dos algoritmos implementados para quantificar a incerteza. Os resultados gerados no MATLAB são as estimativas do primeiro e segundo momento estatístico, bem como os seus desvios e os tempos computacionais entre as cotas e a solução numérica RK4. Estes resultados teóricos são posteriormente apresentados e analisados em forma de tabelas e gráficos.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de MateriaisUTFPRSilva Júnior, Claudio Roberto Ávila dahttp://lattes.cnpq.br/9248567058033141Silva Júnior, Claudio Roberto Ávila dahttp://lattes.cnpq.br/9248567058033141Deus, Hilbeth Parente Azikri dehttp://lattes.cnpq.br/8517234683984680Silva Neto, João Morais dahttp://lattes.cnpq.br/3326147444101514Almeida, Julio Cezar dehttps://orcid.org/0000-0003-4164-8041http://lattes.cnpq.br/9982194093284947Oliveira, Gracielle Lima de2020-05-05T20:43:00Z2020-05-05T20:43:00Z2019-12-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Gracielle Lima de. Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) -Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4897porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2020-05-06T06:01:00Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4897Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2020-05-06T06:01Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
Quantification of the uncertainty of Mcevily's random model via fast crack bounds methodology - Monte Carlo
title Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
spellingShingle Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
Oliveira, Gracielle Lima de
Mecânica da fratura
Deformações (Mecânica)
Deformações e tensões
Resistência dos materiais
Metais - Fadiga
Monte Carlo, Método de
Análise numérica
Fracture mechanics
Deformations (Mechanics)
Strains and stresses
Strength of materials
Metals - Fatigue
Monte Carlo method
Numerical analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Engenharia Mecânica
title_short Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
title_full Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
title_fullStr Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
title_full_unstemmed Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
title_sort Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo
author Oliveira, Gracielle Lima de
author_facet Oliveira, Gracielle Lima de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Silva Júnior, Claudio Roberto Ávila da
http://lattes.cnpq.br/9248567058033141
Silva Júnior, Claudio Roberto Ávila da
http://lattes.cnpq.br/9248567058033141
Deus, Hilbeth Parente Azikri de
http://lattes.cnpq.br/8517234683984680
Silva Neto, João Morais da
http://lattes.cnpq.br/3326147444101514
Almeida, Julio Cezar de
https://orcid.org/0000-0003-4164-8041
http://lattes.cnpq.br/9982194093284947
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Gracielle Lima de
dc.subject.por.fl_str_mv Mecânica da fratura
Deformações (Mecânica)
Deformações e tensões
Resistência dos materiais
Metais - Fadiga
Monte Carlo, Método de
Análise numérica
Fracture mechanics
Deformations (Mechanics)
Strains and stresses
Strength of materials
Metals - Fatigue
Monte Carlo method
Numerical analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Engenharia Mecânica
topic Mecânica da fratura
Deformações (Mecânica)
Deformações e tensões
Resistência dos materiais
Metais - Fadiga
Monte Carlo, Método de
Análise numérica
Fracture mechanics
Deformations (Mechanics)
Strains and stresses
Strength of materials
Metals - Fatigue
Monte Carlo method
Numerical analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Engenharia Mecânica
description The fracture mechanics studies the behavior of cracks in order to understand and predict their propagation until the fracture, in order to avoid catastrophic accidents, since about 80% of failures in industries occur due to fatigue that is caused by cracks. In general, the predictions made are based on mathematical models. The high complexity of structural analysis problems has encouraged engineers to resort to numerical methods such as finite element methods, finite differences or boundary elements to quantify the uncertainty, since normally some variables and conditions of the analyzed problem are unknown. The objective of this work is to quantify the uncertainty of crack propagation in the McEvily model via the Fast Crack Bounds (FCB) methodology proposed by Avila et al. (2016). The uncertainty quantification consists of to obtain quotas for the estimators of the statistical moments of the “Crack Size” stochastic process using the FCB method and Monte Carlo simulation. The FCB method focuses to obtain quotas lower and upper (functions) for the crack size function, these dimensions “envelop” the numerical solution of Runge-Kutta of order 4. The quotas are obtained by from the Initial Value Problem (IVP) of McEvily crack propagation, through the Taylor series retaining the second order term with Lagrange’s remainder. After to define the quotas, the MATLAB software is used to execute the implemented algorithms to quantify the uncertainty. The results generated in MATLAB are the estimates of the first and second statistical moments, as well as their deviations and the computational times between the quotas and the numerical solution RK4. These theoretical results are later presented and analyzed in the form of tables and graphs.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-12-18
2020-05-05T20:43:00Z
2020-05-05T20:43:00Z
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.uri.fl_str_mv OLIVEIRA, Gracielle Lima de. Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) -Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4897
identifier_str_mv OLIVEIRA, Gracielle Lima de. Quantificação da incerteza do modelo randômico de McEvily via metodologia fast crack bounds - Monte Carlo. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) -Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4897
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 Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498329924861952