Análise de assinaturas elastostáticas e elastodinâmicas na solução do problema inverso de identificação de danos em treliças via método dos elementos finitos

Abstract

Os Problemas Inversos estão cada vez mais presentes no quotidiano da tecnologia como um todo especialmente em áreas como a medicina, geologia, sensoriamento remoto, reconstrução de imagens, prospecção da crosta terrestre, operações militares e na engenharia estrutural. Em alguns destas áreas a resolução de Problemas Inversos já pode chegar a resultados com altos níveis de confiabilidade. O Problema Inverso na identificação de danos em estruturas é apresentado nesta pesquisa aplicado à identificação de danos em barras de treliças planas. Inicialmente se faz uma análise de um conjunto de "assinaturas estruturais". A análise dessas "assinaturas estruturais" possibilita o conhecimento de suas potencialidades em identificar danos estruturais. Uma função residual, através da utilização de uma assinatura estrutural que leva em conta grandezas estáticas e dinâmicas, é subsequentemente definida. A minimização da função residual é feita por processo combinatório que resulta na localização e quantificação de danos nas barras das treliças. O método de identificação de danos com a função residual definida é implementado em um programa de elementos finitos, chamado TRUSS, desenvolvido em linguagem computacional FORTRAN. O programa desenvolvido é aplicado a vários exemplos para mostrar o desempenho da função residual e a identificação de danos. O programa pode servir de auxílio a outros métodos não-destrutivos de determinação de danos em estruturas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Inverse Problems are increasingly present in the everyday technology as a whole, particularly in areas like medicine, geology, remote sensing, imaging reconstruction, exploration of the earth's crust, military operations and structural engineering. In some of these areas, the solution of Inverse Problems can now reach results with high levels of reliability. The Inverse Problem for structural damage identification is presented in this research applied to damage identification of bars in planar trusses. Initially, the analysis of a set of "structural signatures" is made. The analysis of these “structural signatures” enables the knowledge of their potential in identifying structural damages. A residual function is then defined with the chosen “structural signature” that takes into account static and dynamic quantities. The minimization of the residual function is performed by a combinatory process that results in the localization and quantification of damage in the truss bars. The damage identifying method with the residual function is implemented in a finite element program, called TRUSS, developed in FORTRAN computational language. The developed program is applied to several examples to show the performance of the residual function and to demonstrate the identification of damage. The program may be used to help other non-destructive methods for the determination of structural damage.