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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
QUANTIFICAÇÃO DE DANO EM UMA PLACA DE MATERIAL COMPÓSITO COM VARIAÇÃO DE TEMPERATURA UTILIZANDO SISTEMA IMUNOLÓGICO ARTIFICIAL
Submission Author:
Estevão Fuzaro de Almeida , SP
Co-Authors:
Estevão Fuzaro de Almeida, Lucas Veronez Goulart Ferreira, Fabio Roberto Chavarette
Presenter: Estevão Fuzaro de Almeida
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0091
Abstract
O conceito de Monitoramento da Integridade Estrutural, mais conhecido como Structural Health Monitoring (SHM), é fundamentado nos processos de manutenção e de detecção de falhas, os quais são utilizados majoritariamente nos ambientes industriais e de construção civil. O SHM envolve a observação e análise de uma estrutura ou de um sistema mecânico, avaliando-se a resposta dinâmica obtida por medições periódicas, sendo posteriormente analisadas por processos estatísticos determinando-se, finalmente, a integridade do sistema. Tal tecnologia possibilita detectar falhas em estados iniciais, intervir na sua propagação e, consequentemente, impedir que catástrofes e/ou acidentes ocorram levando à parada ou danificação da estrutura. Dentro do ramo de SHM, um dos sistemas mais conceituados é o Sistema Imunológico Artificial (SIA) com base no Algoritmo de Seleção Negativa (ASN). O ASN é baseado na observação do funcionamento do sistema imunológico humano, mais especificamente na seleção negativa das células do tipo T que ocorre no timo, que é um órgão linfático. O processo de funcionamento é dividido em duas etapas: na etapa de Censoriamento o SIA é treinado com os sinais coletados da estrutura em condição normal (sinais próprios), sendo estes armazenados em um banco de dados (baseline); já na etapa de Monitoramento, partindo-se de um sinal em situação estrutural de falha e, após verificadas as afinidades desses sinais com o banco de dados, o SIA realiza a separação dos sinais em próprios e não-próprios (não-falha e falha). Para este trabalho, estudou-se o dataset CONCEPT que consiste em uma placa laminada de material compósito sujeita à progressão gradativa de dano aliada às variações de temperatura, apresentando um total de 1100 sinais com dano e 700 sinais saudáveis em diversas temperaturas. Foram utilizados tanto o ASN quanto uma análise estatística utilizando o conceito de Distância Quadrática de Mahalanobis de modo a se comparar e obter um diagnóstico completo da integridade estrutural do sistema visando a detecção, a localização e a quantificação dos danos quando sujeitos à variação de temperatura. Como resultados, o SIA detectou danos em 1183 dos 1800 sinais (11,86% de falsos positivos e 0% de falsos negativos). O algoritmo detectou 100% dos casos com dano e apresentou um acerto global de 98,92%, com tempo de processamento de cerca de 30 segundos, demonstrando a robustez e eficácia do ASN.
Keywords
Monitoramento da Integridade Estrutural, Sistema Imunológico Artificial, Algoritmo de Seleção Negativa, materiais compósitos, Distância Quadrática de Mahalanobis
