Incorporação de aspectos metrológicos na simulação estrutural em materiais viscoelásticos

Abstract

A proposta desta tese é abordar a questão da necessidade de inclusão de aspectos metrológicos no processo de simulação estrutural, tendo como estudo de caso a análise de componentes em materiais viscoelásticos. A crescente utilização de materiais viscoelásticos em aplicações estruturais impulsionou o desenvolvimento de modelos computacionais para prever o comportamento do componente ao longo do seu tempo de vida, pelo fato de que os materiais viscoelásticos possuem um comportamento dependente de fatores como o tempo, a temperatura e o histórico de solicitações. Para garantir resultados de simulações confiáveis, torna-se necessário uma análise das incertezas presentes nos resultados obtidos pelo processo experimental de caracterização do comportamento do material, bem como a propagação destas incertezas pelo modelo de simulação computacional. Diante das diversas operações de medição que darão suporte a definição dos parâmetros de entrada de um modelo de análise estrutural, tais como a definição da geometria da estrutura, os níveis dos carregamentos aplicados, as propriedades do material e as condições ambientais de operação do sistema, torna-se necessário a utilização de aspectos metrológicos para garantir a comparação de resultados entre laboratórios e uma correta avaliação da conformidade do resultado de uma medição ou simulação. Este trabalho apresenta uma metodologia de análise das incertezas envolvidas na simulação de problemas estruturais em materiais viscoelásticos composta de dois módulos. O primeiro módulo consiste na identificação e quantificação das fontes de incerteza presentes no processo de caracterização de um material viscoelástico pelo ensaio de fluência. O segundo módulo corresponde à quantificação da influência dessas incertezas, juntamente com outras fontes, nos resultados das simulações do comportamento do componente estrutural. Os métodos de propagação de incertezas utilizados são a lei de propagação de incertezas e o método de simulação de Monte Carlo - SMC. O método de simulação de Monte Carlo possui uma certa limitação em sua utilização em problemas viscoelásticos, devido ao requerimento de repetidas simulações e conseqüentemente um elevado tempo de análise computacional. Sendo assim, a metodologia apresenta alternativas para a viabilização da aplicação da SMC em problemas viscoelásticos pelo uso dos modelos fornecidos pelo princípio da correspondência e pelo método da superfície de resposta.