Análise de confiabilidade estrutural de dutos corroídos usando novas abordagens baseadas em simulação sucessiva de Pareto
análise de confiabilidade estrutural; dutos corroídos; Monte Carlo; simulação sucessiva de Pareto; elementos finitos.
A avaliação da integridade estrutural de dutos corroídos é fundamental para a prevenção de falhas catastróficas. A incorporação de incertezas por meio da análise de confiabilidade permite previsões mais precisas. No entanto, métodos tradicionais como a simulação de Monte Carlo (MC) podem apresentar custos computacionais proibitivos, especialmente quando acoplados ao método dos elementos finitos (EF). Esta tese explora a simulação de Pareto sucessiva (SPS) para realizar análises de confiabilidade estrutural de forma eficiente. Aplicando o conceito de otimalidade de Pareto, o método SPS atua como um mecanismo de filtragem que avalia apenas as combinações mais críticas das variáveis aleatórias de resistência e solicitação. Isso reduz significativamente o número necessário de avaliações da função de falha enquanto mantém a precisão do MC. Primeiramente, o método SPS é validado em problemas de referência e estruturais, demonstrando reduções de até 99,93% nas avaliações de função em comparação com o MC e superando algumas técnicas de redução de variância. Em um segundo momento, é desenvolvida uma ferramenta computacional para a análise de confiabilidade de dutos corroídos, que integra um gerador de malhas eficiente, o software interno de EF HYPLAS e múltiplos métodos de confiabilidade. As pressões de falha numéricas foram validadas com dados experimentais e softwares comerciais de EF. A aplicação do método SPS apresentou o melhor equilíbrio entre precisão e eficiência. Por fim, a tese investiga abordagens híbridas combinando o SPS com a amostragem por importância (IS) e a amostragem por importância baseada em entropia cruzada (CEIS) para a análise de confiabilidade dependente do tempo em dutos corroídos. Essas combinações (SPS-IS e SPS-CE) preservaram as capacidades de redução de variância dos métodos originais (IS e CEIS), diminuindo as avaliações de função em até 74,6% para critérios semi-empíricos e em até 72,51% para modelos 3D de EF. Conclui-se que o método SPS e suas variantes híbridas são alternativas eficientes para viabilizar computacionalmente análises de confiabilidade com modelos estruturais de alta fidelidade