Detecção de dano utilizando otimização topológica

Abstract

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia que tem por objetivo a detecção de dano em estruturas utilizando otimização topológica(OT). As informações utilizadas para tal são características dinâmicas do sistema, nomeadamente frequências naturais ressonantes e anti-ressonantes.A formulação utilizada consiste na minimização da diferença entre as frequências ressonantes e anti-ressonantes de uma estrutura danificada e de uma estrutura sem dano, modelada via método dos elementos finitos(FEM). O elemento finito utilizado é o elemento quadrilátero com quatro nós. Foi utilizado o método da Programação Linear Sequencial (SLP)para a otimização das variáveis de projeto, sendo estas as densidades dos elementos. Foram testados alguns exemplos e os resultados mostram que a utilização das informações das frequências ressonantes e anti-ressonantes são importantes para a detecção do dano em estruturas, sendo possível, nos casos estudados, identificar a posição e a geometria do dano em questão. Ainda, foi confirmada a importância da utilização do filtro de sensibilidades,assim como a utilização do método da Redução Progressiva (PR) para a detecção de dano.<br>

Abstract : This work consists in developing a methodology that aims at damage detecting to structures by using topology optimization. The information used for such refers to the dynamic characteristics of the system, namely natural resonant frequency and anti-resonant ones. The formulation which is used consists in minimizing the difference between the resonant and the antiresonant frequencies of the damaged structure and of a structure without damaging, shaped via the finite element method (FEM). The finite element used is the four-node quadrilateral element. The method of Sequential Linear Programming was used for the optimization of design variables, which are the densities of the elements. Some examples were tested and the results show the importance of using resonant and anti-resonant frequencies for the detection of damage to structures. In studied cases, it was possible to identify the position and the geometry of the damage inquestion. In addition, the importance of using the sensitivity filter, as wellas the method of Progressive Reduction for the detection of damage was confirmed.