Author(s): Castanheira, João Pedro da Conceição
Date: 2015
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/5497
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Identificação de dano em estruturas; SHM - Structural health monitoring; Damage identification in structures
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção
Desde dos anos 80 que se tem vindo a estudar e desenvolver várias técnicas e algoritmos matemáticos para a identicação de dano em estruturas. Hoje em dia começa a a ser cada vez mais importante avaliar estas técnicas e perceber o desempenho que cada uma delas pode oferecer para sistemas de monitorização da integridade estrutural (Structural Health Monitoring - SHM) para os mais variados tipos de estruturas, tais como, pontes, aviões, prédios, barcos, aerogeradores, entre outras. Este trabalho pretende ser uma ferramenta de auxílio a este tipo de avaliação. Os investigadores desenvolvem determinado algoritmo/método e testam-no numericamente e experimentalmente. No primeiro caso recorrem a modelos FEM, entre outros, e no segundo caso recorrem a dados experimentais que obtêm em laboratório ou em estruturas civis como pontes ou edifícios. Para se compararem diferentes métodos é necessário que se utilizem os mesmos dados e que cada algoritmo/método seja programado pelo autor. Os modelos numéricos são relativamente fáceis de construir pelo próprio investigador mas as estruturas reais não. Normalmente o investigador mede estruturas em laboratório e para tal necessita de sensores e equipamento de aquisição/processamento de sinal normalmente muito dispendiosos. Quanto a medir as estruturas civis é extremamente raro haver autorização dos donos dessas estruturas para se danificar alguma parte e depois medir. A melhor altura para se medir uma estrutura civil é quando esta vai ser abatida ao serviço. Mas para se efetuarem medições é necessária a conjugação de uma série de factores, como o dono da estrutura estar sensibilizado para este tipo de investigação, haver orçamento que suporte os custos das medições e o atraso que as mesmas podem implicar no descomissionamento da estrutura, haver tempo tanto do dono como dos investigadores, etc... O resultado prático destes factores leva a uma quase inexistência deste tipo de dados. Levando isso em consideração, no presente trabalho foi desenvolvido um site de acesso público na Internet que permite a comparação entre vários algoritmos de identificação de dano. Neste trabalho é apresentado um conjunto de exemplos que demonstram a funcionalidade do programa. Foram disponibilizados no site alguns modelos FEM, criados para esse efeito neste TFM, e foram disponibilizadas medições numa viga em laboratório, que foram cedidas pelo Professor Chedas Sampaio. Também, foram disponibilizados no site alguns algoritmos de detecção e localização de dano, programados para esse efeito. De forma a efectuar uma demonstração do programa foram também adicionados alguns algoritmos de cálculo.
Abstract: Since the 80's has beening studied and developed several techniques and mathematical algorithms to identify damage in structures. It is very importante to evaluate these techniques and algorithms in order to understand the performance that each one can provide for systems for monitoring the structural integrity (Structural Health Monitoring - SHM) for various types of structures such as bridges, aircraft, buildings, boats, wind turbines, among others. This work is intended to design and produce a web tool to aid assessment of these technics. A researcher develops the algorithm/method and test it numerically and experimentally. In the first case relys in a FEM models, or others models, and in the second case rely on experimental data obtained in the laboratory or in civil structures such as bridges or buildings. To compare diferent methods it is necessary to use the same data and each algorithm / method is set by the author. The numerical models are relatively easy to build by the investigator himself but a real structure is not. Usually the investigator measures structures in the laboratory however it requires sensors and signal processing equipemnts to do it, that are usually very costly. Measure a civil structure is extremely rare, and ussually there is no permission to do it. The best time to measure a civil structure is when it will be decommissioned. But to take efective measurements is required a combination of several factors, such as the owner of the structure to be aware for this type of research, a budget to bear the costs of the measurements and the delay that they may involve in the decommissioning of the structure, etc ... The net result of these factors leads to a virtual absence of such data in todays days. Therefore here is presented a development of a public access website that allows comparison between diferent damage identication algorithms for several structures (theoric and real). This paper presents a set of examples that demonstrate the program's functionality. On the website were made available some FEM models created for this purpose and measurements were of a beam in the laboratory, which were provided by Professor Chedas Sampaio. Also, some algorithms of detection and location of damage were programmed for this purpose.
