Regularização e hibridização aplicadas à identificação de danos em estruturas esbeltas através de um algoritmo de propagação de ondas acústicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baptista, Josué Costa
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13833
Resumo: The modified sequential algebraic algorithm (MSAA) is a routine developed to solve the plane acoustic wave propagation problem in inhomogeneous media. This method accurately predicts the echo generated by the inhomogeneities in a propagating medium. Used for solving the inverse problem of damage identification, by a stochastic optimization approach, MSAA shows to be eficient to identify rough profiles of impedance with low noise level in the input data. As noise level increases, the `ill-posed' feature of the inverse problem is accentuated resulting in an error propagation which raises absolute error to 30%. The purpose of this work is to apply the regularization techniques of Tikhonov (RT) and Total Variation (RTV) and to implement a hybrid optimization strategy, composed by the stochastic method of Luus-Jaakola and the deterministic procedure of Levenberg- Marquardt, to reduce the error propagation in the damage identification. In the numerical examples, 40 parameters of 5 different damages are successfully identified for signals of a synthetic experiment with SNR between 18 and 27 dB. For all tested cases, the regularization and hybridization procedures decreased the maximum absolute error to levels lower than 4%, and for the roughest impedance profile, the mean squared error was reduced by more than one order of magnitude and the error propagation was avoided.
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Used for solving the inverse problem of damage identification, by a stochastic optimization approach, MSAA shows to be eficient to identify rough profiles of impedance with low noise level in the input data. As noise level increases, the `ill-posed' feature of the inverse problem is accentuated resulting in an error propagation which raises absolute error to 30%. The purpose of this work is to apply the regularization techniques of Tikhonov (RT) and Total Variation (RTV) and to implement a hybrid optimization strategy, composed by the stochastic method of Luus-Jaakola and the deterministic procedure of Levenberg- Marquardt, to reduce the error propagation in the damage identification. In the numerical examples, 40 parameters of 5 different damages are successfully identified for signals of a synthetic experiment with SNR between 18 and 27 dB. For all tested cases, the regularization and hybridization procedures decreased the maximum absolute error to levels lower than 4%, and for the roughest impedance profile, the mean squared error was reduced by more than one order of magnitude and the error propagation was avoided.O algoritmo algébrico sequencial aperfeiçoado (AASA) é uma rotina desenvolvida para resolver o problema de propagação de ondas acústicas planas em meios não homogêneos. Esse método prediz com precisão o eco gerado por inomogeneidades em um meio propagante. Utilizado para resolver o problema inverso de identificação de danos, por um método estocástico de otimização, o AASA mostra-se eficiente para identificar perfis abruptos de impedância acústica quando o nível de ruído nos dados de entrada é baixo. Com o aumento do nível de ruído, a característica mal-posta do problema é acentuada, resultando em um fenômeno de propagação de erro que deteriora a qualidade das identificações, elevando o erro absoluto a 30%. O propósito deste trabalho é aplicar as técnicas de regularização de Tikhonov (RT) e da Variação Total (RVT) e usar uma estratégia híbrida de otimização, composta pelos métodos estocástico de Luus-Jaakola (LJ) e determinístico Levenberg-Marquard (LM), para reduzir a propagação de erro na estimação dos danos. Nos exemplos numéricos, os 40 parâmetros de 5 danos são identificados com sucesso para sinais de experimentos sintéticos com relação sinal-ruído entre 18 e 27 dB. Para todos os casos testados, a regularização e a hibridização reduziram o erro absoluto para níveis inferiores a 4% e, para o dano mais abrupto, o erro médio quadrático foi reduzido de mais de uma ordem de magnitude e a propagação de erro foi evitada.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:42:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JosueCostaBaptista.pdf: 4610780 bytes, checksum: 21c78d62c451ff4dae56d5ef70dadb4f (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JosueCostaBaptista.pdf: 4610780 bytes, checksum: 21c78d62c451ff4dae56d5ef70dadb4f (MD5) Previous issue date: 2017-01-20Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoDamage identificationInverse problemsRegularizationHybridizationIdentificação de danosProblemas inversosRegularizaçãoHibridizaçãoEstruturas Modelos matemáticosImpedância acústicaOtimização matemáticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICARegularização e hibridização aplicadas à identificação de danos em estruturas esbeltas através de um algoritmo de propagação de ondas acústicasRegularization and hybridization applied to damage identification in slender structure by an algorithm of acoustic wave propagationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacao_JosueCostaBaptista.pdfapplication/pdf4610780http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13833/1/Dissertacao_JosueCostaBaptista.pdf21c78d62c451ff4dae56d5ef70dadb4fMD511/138332024-02-27 15:26:41.579oai:www.bdtd.uerj.br:1/13833Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
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