APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO (MEC) PARA A AVALIAÇÃO DE TENSÕES EM PROBLEMAS 3D A PARTIR DE CAMPOS DE DESLOCAMENTOS MEDIDOS FOTOGRAMETRICAMENTE VIA METODOLOGIA DE ‘STRUCTURE FROM MOTION’ (SFM)

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Publicada em 12/02/2021

Discente: Marcela Nicolato Genelhu

Resumo:

Estruturas de engenharia de grande porte, como taludes e barragens, requerem constante monitoramento a fim de garantir a segurança de pessoas e do meio ambiente em torno delas. Este trabalho apresenta uma alternativa para o cálculo de distribuições de tensões em tempo real a partir da obtenção de campos de deslocamentos da superfície de sólidos ou estruturas utilizando-se da fotogrametria. À medida que a superfície da estrutura se deforma, o campo de deslocamentos é determinado a partir da captura de uma série de imagens. A técnica se baseia na utilização da metodologia Structure-from-Motion (SfM) para gerar uma nuvem de pontos tridimensional e em seguida aplica-se o método de Poisson para a reconstrução das superfícies 3D. Subsequentemente a superfície é tratada para aumentar o desempenho do modelo e reduzir a quantidade de memória necessária para armazenamento de dados. Com a malha triangular gerada e os campos de deslocamentos medidos fotogrametricamente, aplica-se o Método dos Elementos de Contorno (MEC) para o cálculo dos valores de tensões e deslocamentos ao longo do modelo. No caso de forças de contorno desconhecidas, estas devem ser também calculadas. São apresentadas algumas análises a fim de comprovar a efetividade e o potencial da aplicação da metodologia proposta para o cálculo de distribuições de tensões e deslocamentos em tempo real em estruturas de grande porte.

Abstract:

Large engineering structures such as embankments and dams require constant monitoring in order to guarantee the safety of people and the environment around these structures. This work presents an alternative for the calculation of stress distributions in real time from obtaining displacement fields from the surface of solids or structures using photogrammetry. As the surface of the structure deforms, a series of images is captured to determine the displacement field. The technique is based on the use of the Structure from Motion (SfM) methodology to generate the three-dimensional point cloud and then the Poisson method for the reconstruction of 3D surfaces is applied. Subsequently the surface is treated to increase the model's performance and reduce the amount of memory required for data storage. With the triangular mesh generated and the displacement fields measured photogrammetrically, the Boundary Element Method (BEM) is applied to calculate the stress values along the model. In the case of unknown contour forces, these must also be calculated. Some analyzes are presented in order to prove the effectiveness and the potential of the application of the proposed methodology for the calculation of stress distributions in real time in large structures.

Palavras-chave:

1. Método dos Elementos de Contorno; 2. Fotogrametria; 3. Mecânica Computacional.

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Francisco Célio de Araújo

Banca Examinadora:

Prof. Francisco Célio de Araújo - Orientador(a) - Universidade Federal de Ouro Preto, Orientador
Prof. Marcilio Sousa da Rocha Freitas - Universidade Federal de Ouro Preto
Prof. Delfim Soares Junior - Universidade Federal de Juiz de Fora

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