Quantificação de dano em compósitos laminados utilizando modelo de pegressão de processo gaussiano

Autor(es)

Jessé Augusto dos Santos Paixão

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Ilha Solteira. 2020-09-09.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Ilha Solteira
• Data de defesa: 2020-08-31
• Orientador: Samuel da Silva

Resumo

Após detectar um dano em uma estrutura de material compósito laminado por meio de uma abordagem orientada a dados, o usuário precisa decidir se há uma falha estrutural iminente ou se o sistema pode ser mantido em operação sob monitoramento da progressão do dano e seu impacto na segurança estrutural. Neste cenário é essencial quantificar a extensão do dano para se tomar uma decisão. Portanto, este trabalho propõe uma metodologia para quantificação de dano baseada na aplicação de modelo de Regressão de Processos Gaussianos (GPR) para capturar a tedência e incertezas associadas a progressão do índice de dano global de acordo com a extensão do dano. O modelo GPR treinado de maneira supervisionada é utilizado para quantificar o dano através da interpolação estocástica dos índices de dano. Uma metodologia principal é proposta para quantificação de dalaminação em placas de compósito laminado utilizando índices de dano baseados no sinal de propagação de ondas Lamb. Modelos autoregressivos são aplicados para extrair características sensíveis ao dano e o algoritmo de distância quadrada de Mahalanobis é usado para calcular os índices de dano, embora diferentes técnicas de extração dos índices de danos possam ser adaptadas a metodologia. Para demonstrar a versatilidade da metodologia, uma versão modificada é apresentada com índices de dano baseados na análise espectral singular de sinais de vibração. Três aplicações experimentais são apresentadas para demonstrar a eficácia dessa abordagem – na primeira com uma placa de carbono-epóxi laminado com dano simulado e mudanças de temperatura para mostrar as etapas gerais do procedimento; na segunda envolvendo um conjunto de placas de polímeros reforçados com fibra de carbono com delaminação real causada em um ensaio de fadiga, para as quais a metodologia principal é aplicada; e, finalmente, um exemplo industrial envolvendo uma pá de turbina eólica com dano simulando a descolagem progressiva na borda de fuga, na qual aplica-se a versão modificada da metodologia proposta usando índices de danos baseados em sinais de vibração. O modelo GPR demonstra ser capaz de capturar a tendência e acomodar as incertezas relacionadas aos índices de dano versus o tamanho do dano nos pontos simulados nos testes. Os resultados demonstraram uma previsão adequada da área de delaminação simulada e real nas duas primeiras aplicações experimentais e da extensão de descolagem na pá de turbina eólica. (AU)

• Processo FAPESP: 18/15671-1 - Quantificação de danos em estruturas de material compósito usando extrapolação dos coeficientes de modelos autorregressivos
• Beneficiário: Jessé Augusto dos Santos Paixão
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado