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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16501
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Identificação de falhas de contato em meios compostos via inferência Bayesiana e modelos reduzidos |
Título(s) alternativo(s): | Identification of contact failures in composite materials via Bayesian inference and reduced models |
Autor: | Watanabe, Eiji ![]() |
Primeiro orientador: | Abreu, Luiz Alberto da Silva |
Segundo orientador: | Knupp, Diego Campos |
Primeiro membro da banca: | Loiola, Bruna Rafaella |
Segundo membro da banca: | Stutz, Leonardo Tavares |
Resumo: | Este trabalho apresenta um problema de condução de calor em um compósito laminado com aquecimento por meio da aplicação de um fluxo de calor na superfície inferior e trocando calor com o ambiente por convecção na superfície superior e tem como objetivo avaliar e detectar a possível existência de falhas de contato na região de um adesivo que une as camadas. As equações do problema foram escritas obedecendo a uma formulação de domínio único, que possibilita redigir o mesmo sistema de equações para os diferentes domínios do problema, bastando apenas escrever as propriedades dos materiais como funções com variação espacial. Devido ao alto custo computacional observado para solucionar o problema direto associado, neste trabalho são propostos dois modelos reduzidos diferentes que representam uma aproximação do modelo completo, porem com menor custo computacional. O primeiro envolve a modelagem da região do adesivo utilizando uma formulação Improved Lumped. Por sua vez, o segundo envolve a modelagem da camada superior do material. O problema direto foi resolvido utilizando a função NDSolve do software Mathematica e para verificar a convergencia da solução foi utilizada a técnica da transformada integral clássica e o software COMSOL. A identificac ̧ao de falha, para ambos os modelos propostos, envolve a estimativa de funções com variação espacial. O problema inverso foi resolvido utilizando o metodo de Monte Carlo via Cadeias de Markov (MCMC) dentro de uma abordagem Bayesiana, que foi implementado com o algoritmo de Metropolis-Hastings com priori Total Variation. As metodologias de detecc ̧ao de falhas foram analisadas por meio de medidas simuladas de temperatura. Foi observado que os modelos reduzidos propostos foram capazes de estimar a regiao de falha de contato em todos os casos considerados com redução do custo computacional. |
Abstract: | This work presents a heat conduction problem in a laminated composite with heating through the application of a heat flux on the lower surface and exchanging heat with the environment by convection on the upper surface and aims to evaluate and detect the possible existence of contact failures in the region of an adhesive that joins the layers. The problem equations were written following a single domain formulation, which makes it possible to write the same system of equations for the different problem domains, just writing the material properties as functions with spatial variation. Due to the high computational cost observed to solve the associated direct problem, in this work two different reduced models are proposed that represent an approximation of the complete model, but with lower computational cost. The first involves modeling the adhesive region using an Improved Lumped formulation. In turn, the second involves modeling the top layer of material. The direct problem was solved using the NDSolve function of the software Mathematica and to verify the convergence of the solution both the Classical Integral Transform Technique and the software COMSOL were used. The failures detection, for both proposed models, involves the estimation of functions with spatial variation. The inverse problem was solved using the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method within a Bayesian approach, which was implemented with the Metropolis Hastings algorithm with Total Variation priori. Failure detection methodologies were analyzed through simulated temperature measurements. It was observed that the proposed reduced models were able to estimate the contact failure region in all cases considered with reduced computational cost . |
Palavras-chave: | Detection of contact failure Thermal conductivity Reduced models Lami- nated composites Markov chain Monte Carlo Improved lumped Calor Medidores de fluxo Condutividade térmica Modelos matemáticos Transmissão Modelos matemáticos Problemas inversos (Equações diferenciais) Temperatura Métodos de simulação Identificação de falhas de contato Condutividade térmica Modelos reduzidos Compósitos laminados Monte Carlo via Cadeias de Markov |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ) |
Citação: | WATANABE, Eiji. Identificação de falhas de contato em meios compostos via inferência Bayesiana e modelos reduzidos. 2021. 104 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2021. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16501 |
Data de defesa: | 13-Mai-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ) |
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Dissertação - Eiji Watanabe - 2021 - Completa.pdf | 4,14 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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