Análise de sensibilidade topológica aplicada em problema inverso de condutividade

Abstract

Considera-se um problema de condução de calor em regime estacionário, caracterizado por um corpo constituído de um dado material e que apresenta em seu interior um conjunto de inclusões compostas por outro material, de modo que ambos os materiais, matriz e inclusão, possuem coeficientes de condutividade térmica diferentes. Caso este corpo seja submetido a um conjunto de excitações térmicas conhecidas, é possível medir a distribuição de temperatura desenvolvida sobre sua fronteira em cada experimento. A partir dessas distribuições de temperatura, pretende-se encontrar a posição, forma e topologia do conjunto de inclusões distribuídas no interior do corpo, caracterizando assim um Problema Inverso de Condutividade. Este trabalho tem como principal objetivo, aplicar o conceito de Derivada Topológica em problemas inversos de caracterização de propriedades em meios heterogêneos. Esta derivada para o problema inverso em questão é calculada via Análise de Sensibilidade à Mudança de Forma tomando como função de desempenho o Critério de Kohn-Vogelius. A sensibilidade quanto à introdução de uma inclusão, obtida através da derivada topológica é então utilizada para propor um método iterativo de reconstrução que seja capaz de identificar inclusões no interior de um domínio.