Resumo: Este trabalho explora o uso de métodos de Síntese Modal dos Componentes (SMC), a Teoria da Perturbação por Mínimo Rank (MRPT) e o Algoritmo de Realização de vetores de Ritz (RRA) como uma ferramenta para a detecção de danos estruturais. A SMC consiste em modelar separadamente componentes individuais de uma estrutura e então acoplá-Ios num sistema único. Os métodos de SMC podem ser generalizados para se permitir o uso de outros vetores, tais como os vetores de Ritz em substituição aos modos normais. Os vetores de Ritz são obtidos a partir de relações de recorrência, e representam uma ótima base de vetores como alternativa aos modos naturais de vibrar dos componentes. O MRPT é um método de detecção de danos baseado em modelo, que usa o fato de que um dano discreto pode ser manifestado num modelo de elementos finitos (MEF) como uma pequena perturbação no rank das matrizes que compõe as propriedades da estrutura. O RRA converte as matrizes em tempo discreto identificadas pelo algoritmo ERA para o tempo contínuo, a partir das quais pode-se extrair os vetores de Ritz experimentais usados para se complementar a matriz de forças dinâmicas residuais na formulação do MRPT. Através do modelo sem danos sintetizado, e do modelo medido com danos, o MRPT com RRA é usado para se detectar a localização do dano e sua extensão, ou no mínimo o componente que contém o dano. Diferentes considerações de modelagem subestruturada são exploradas na detecção de danos usando exemplos numéricos. Em particular um MEF de vigas da estação espacial internacional é implementado e os efeitos de danos localizados em diferentes componentes são investigados Ver menos

Abstract: This work explores the use of Component Mode Synthesis methods (CMS), Minimum Rank Perturbation Theory (MRPT), and Ritz Realization AIgorithm (RRA) as a structural damage detection tooI. The CMS consists in to modeling individual components of a structure separately and then to couple them to form an assembled system. CMS methods can be generalized to allow the use of other vectors, like Ritz vectors, rather than normal modes. The Ritz vectors are obtained from recurrence relations, and represent a suitable basis vectors as an alternative to component vibration modes. MRPT is a model-based damage detection method, which utilizes the fact that discrete damage is manifested in a structural finite element model (FEM) as a low rank perturbation to the structural property matrices. RRA converts the discrete time system matrices identified by Eigensystem Realization AIgorithm (ERA) to continuous time system matrices, from which one can extract the experimental Ritz vectors used to complement the matrix of dynamic residual forces in the MRPT formulation. With the coupled healthy model and the measured damaged model, the MRPT with RRA is used to detect the damage location and his extent, or at least the component that contains the damage. Different substructure modeling assumptions on damage detectability are explored using numerical examples. In particular a beam FEM of the international space station structure is implemented and the effects of different localized component damages are investigated. Ver menos