Otimização estrutural baseada em confiabilidade

• Processo: 17/01243-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: André Teófilo Beck
• Beneficiário: André Teófilo Beck
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores associados: Gustavo Assis da Silva ; Henrique Machado Kroetz ; Rodolfo Krul Tessari ; Rúbia Mara Bosse ; Túlio Raunyr Cândido Felipe
• Assunto(s): Segurança estrutural Colapso estrutural Resistência estrutural Otimização baseada em confiabilidade Otimização estocástica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: colapso progressivo | confiabilidade de sistemas | Confiabilidade Estrutural | engenharia baseada em desempenho | otimização sob incertezas | Rbdo | Confiabilidade Estrutural

Resumo

Projetos de engenharia devem ser robustos em relação às incertezas inerentes à resistência dos materiais, às ações estruturais e aos modelos de calculo utilizados. Esta percepção deu origem à otimização estrutural baseada em confiabilidade ou RBDO - Reliability Based Design Optimization -, na qual restrições de projeto são escritas em termos de probabilidades de falha admissíveis. Uma revisão da literatura revela que, na maior parte dos trabalhos, restrições determinísticas envolvendo coeficientes de segurança e modos de falha individuais são substituídas por restrições probabilísticas envolvendo probabilidades de falha admissíveis para cada modo de falha! Claramente, isto é herança de uma abordagem determinística do problema. Há duas formas mais consistentes de formular o problema, que não foram exploradas a fundo na literatura: estabelecer restrição em termos da probabilidade de falha admissível do sistema; quantificar custos de falha e resolver um problema sem restrições, de minimização dos custos esperados totais. As duas formulações permitem encontrar o ponto ótimo de compromisso entre os diferentes modos de falha de um sistema estrutural, bem como a margem de segurança ótima em relação a cada modo. A formulação que incorpora os custos esperados de falha, também conhecida como otimização de riscos, permite ainda buscar pelo ponto ótimo de compromisso entre segurança e economia em sistemas estruturais. Dentro do escopo descrito acima, o presente projeto de pesquisa engloba seis linhas de ação: A. Estratégias para solução de problemas RBDO com restrição na probabilidade de falha do sistema; B. Estratégias para solução de problemas de otimização de riscos; C. Utilização de meta-modelos para acelerar a solução de problemas de otimização sob incertezas; D. Aplicação ao projeto robusto de sistemas estruturais, considerando colapso progressivo; E. Aplicação ao projeto baseado em desempenho de sistemas estruturais; F. Aplicação ao projeto probabilístico de poços de petróleo. As linhas A. a C. acima são linhas de desenvolvimento teórico. As linhas D. a F. envolvem aplicações a problemas práticos de engenharia de estruturas. Todas as linhas apresentam desafios tecnológicos a ser superados. (AU)

Publicações científicas

(10)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CARDOSO, E. L.; DA SILVA, G. A.; BECK, A. T.. Robust topology optimization of compliant mechanisms with uncertainties in output stiffness. INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING, v. 119, n. 6, p. 532-547, AUG 10 2019. (17/01243-5)

FELIPE, TULIO R. C.; HAACH, VLADIMIR G.; BECK, ANDRE T.. Systematic Reliability-Based Approach to Progressive Collapse. ASCE-ASME JOURNAL OF RISK AND UNCERTAINTY IN ENGINEERING SYSTEMS PART A-CIVIL ENGINEERING, v. 4, n. 4, DEC 2018. (17/01243-5)

FELIPE, TULIO R. C.; LEONEL, EDSON D.; HAACH, VLADIMIR G.; BECK, ANDRE T.. A comprehensive ductile damage model for 3D truss structures. INTERNATIONAL JOURNAL OF NON-LINEAR MECHANICS, v. 112, p. 13-24, JUN 2019. (17/01243-5)

BECK, ANDRE T.; TESSARI, RODOLFO K.; KROETZ, HENRIQUE M.. System reliability-based design optimization and risk-based optimization: a benchmark example considering progressive collapse. ENGINEERING OPTIMIZATION, v. 51, n. 6, p. 1000-1012, JUN 3 2019. (17/01243-5)

TÚLIO RAUNYR CÂNDIDO FELIPE; EDSON DENNER LEONEL; VLADIMIR GUILHERME HAACH; ANDRÉ TEÓFILO BECK. Análise de confiabilidade de treliças considerando caminhos de falha e utilizando o modelo FLHB. Rev. IBRACON Estrut. Mater., v. 14, n. 4, 2021-05-05. (17/01243-5)

KROETZ, H. M.; MOUSTAPHA, M.; BECK, A. T.; SUDRET, B.. A Two-Level Kriging-Based Approach with Active Learning for Solving Time-Variant Risk Optimization Problems. RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY, v. 203, NOV 2020. (17/01243-5)

PELLIZZER, GIOVANNI PAIS; KROETZ, HENRIQUE MACHADO; LEONEL, EDSON DENNER; BECK, ANDRE TEOFILO. Time-Dependent Reliability of Reinforced Concrete Considering Chloride Penetration via Boundary Element Method. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 17, n. 8, SI, 2020. (17/01243-5)

BECK, ANDRE T.. Optimal design of redundant structural systems: fundamentals. ENGINEERING STRUCTURES, v. 219, SEP 15 2020. (17/01243-5)

BAZAN, JOSE A. V.; BECK, ANDRE T.; FLOREZ-LOPEZ, JULIO. Random fatigue of plane frames via lumped damage mechanics. ENGINEERING STRUCTURES, v. 182, p. 301-315, MAR 1 2019. (17/01243-5)

FELIPE, TULIO R. C.; BECK, ANDRE T.. Dynamic analysis of failure paths of truss structures: Benchmark examples including material degradation. MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, v. 158, SEP 2021. (17/01243-5)