ESTUDO CONFIABILÍSTICO DE CHAPAS PERFURADAS UTILIZANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO

Resumo

Neste trabalho, é desenvolvido uma análise da redução do custo computacional no cálculo
da probabilidade de falha de conexões metálicas, utilizando-se de fundamentos da computação
paralela. Na análise, dimensionamento e manutenção de estruturas de aço, verificações no que diz
respeito a requisitos mínimos para um bom funcionamento estrutural se traduzem em critérios quase
sempre definidos como eventos estatísticos, ou seja, as variáveis envolvidas nesses eventos traduzem
incertezas inerentes a fatores presentes em todas as etapas do projeto. O método de simulação de
Monte Carlo surge como uma ferramenta a quantificar essas incertezas presentes, considerando os
parâmetros estatísticos presentes no processo. Embora possa obter respostas satisfatórias, a precisão
está relacionada com o número de simulações executadas para obter uniformidade na solução.
Inicialmente foi desenvolvido um estudo referente à computação de alto desempenho, analisando os
conceitos da programação paralela, bem como os seus principais padrões. Dentre eles, destaca-se o
MPI o qual se baseia no conceito de comunicação entre máquinas paralelas com memória distribuída
por meio da troca de mensagens, e foi escolhido como foco para desenvolver o estudo proposto neste
trabalho. Posteriormente, é elaborado a formulação linear do Método dos Elementos de Contorno
(MEC), desenvolvendo suas equações integrais e apresentando a discretização utilizada no contorno
do problema, através de elementos isoparamétricos com aproximação linear. Em seguida, são
formulados os conceitos da confiabilidade estrutural, com foco no método de simulação de Monte
Carlo. Por fim, é realizado a validação da teoria apresentada com uma aplicação referente à ligação
metálica de uma chapa perfurada. Exemplos foram desenvolvidos e uma significativa melhoria em
termos de custo computacional foi observada quando a computação de alto desempenho (MPI) foi
utilizado em associação com o método de simulação de Monte Carlo. A principal contribuição deste
trabalho é fornecer resultados que apontam as contribuições benéficas da utilização da computação de
alto desempenho em problemas de engenharia. Auxiliando engenheiros e estudantes no
desenvolvimento deste tema, contribuindo para a disseminação e avanço da sua análise.