Aplicação da modelagem peridinâmica como uma técnica de auxílio para o monitoramento da integridade estrutural

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso teve como objetivo principal demonstrar a eficiência da modelagem peridinâmica como uma ferramenta auxiliar no Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM). A peridinâmica, uma teoria não local da mecânica do contínuo, foi utilizada para modelar o comportamento do material soda-lime glass sob uma condição de carregamento estacionário e sob uma condição dinâmica, com presença de uma trinca inicial. Para modelagem, o estudo utilizou um algoritmo em MATLAB®. Dois métodos numéricos foram empregados: quasi-static, utilizado para situação sem dano, e o dynamic explicit, utilizado para condição com dano inicial. Os resultados mostraram que a peridinâmica é capaz de modelar com eficiência o comportamento de estruturas, incluindo a propagação de trincas. No experimento sem dano, um comparativo com método analítico foi realizado, alcançando um erro percentual entre a deformação máximaobtidapelaperidinâmica e a calculada analiticamente de 4,7%, comprovando a eficiência do método. Ademais, demonstrou-se a capacidade da peridinâmica de simular a propagação de falhas em diferentes velocidades, sendo os resultados comparados com um experimento prático, mostrando boa concordância.

This undergraduate thesis aimed to demonstrate the efficiency of peridynamic modeling as an auxiliary tool in Structural Health Monitoring (SHM). Peridynamics, a non-local theory of continuum mechanics, was used to model the behavior of soda-lime glass material under a stationary loading condition and under a dynamic condition, with the presence of an initial crack. For modeling, the study used an algorithm in MATLAB®. Two numerical methods were employed: quasi-static, used for situations without damage, and dynamic explicit, used for conditions with initial damage. The results showed that peridynamics is capable of efficiently modeling the behavior of structures, including crack propagation. In the experiment without damage, a comparison with the analytical method was performed, reaching a percentage error between the maximum deformation obtained by peridynamics and the analytically calculated one of 4.7%, proving the efficiency of the method. Furthermore, the ability of peridynamics to simulate the propagation of failures at different speeds was demonstrated, with the results being compared with a pratical experiment, showing good agreement.