Análisis y optimización en entornos de incertidumbre de estructuras de ingeniería aeronáutica

Abstract

[Resumen]Los datos necesarios para realizar el diseño de una estructura, en ocasiones presentan cierta incertidumbre o variabilidad. En esta tesis se estudian tres situaciones donde se produce esta variabilidad introduciendo dicha información en el diseño, aplicando metodologías existentes y otras aportadas por esta investigación. La primera situación que se analiza es la existencia de incertidumbre en algunos valores de las acciones o parámetros de resistencia estructural. El análisis probabilista de estructuras permite utilizar esta información en el diseño final, proporcionando resultados acerca de la probabilidad de fallo estructural. En esta investigación se plantea la aplicación del análisis probabilista al fenómeno de flameo en puentes de gran vano, obteniendo la probabilidad de fallo de la estructura. Se considera existencia de incertidumbre en los valores de la acción del viento y los datos obtenidos en laboratorio para determinar la velocidad de flameo de un puente. Este planteamiento se aplica al puente sobre el estrecho de Messina. La siguiente situación de variabilidad estudiada se produce en el proceso de optimización, cuando uno de los parámetros que se había considerado fijo cambia su valor. En este caso en lugar de volver a resolver el problema de optimización se puede aproximar la solución óptima mediante diferentes metodologías y reducir así el coste computacional. Esta investigación mejora uno de los métodos existentes aplicándolo a ejemplos sencillos y a una estructura real en el campo aeronáutico. Por último se analiza la posibilidad de que una estructura pueda sufrir colapsos parciales. En estas circunstancias, en función del daño que pueda ocasionar, es necesario asegurar la integridad de la estructura hasta su reparación o demolición. En esta tesis se desarrolla una metodología para dimensionar la estructura de mínimo peso que cumple las condiciones exigidas al diseño tanto para la estructura intacta como para las configuraciones dañadas que se han considerado. Dicha metodología se aplica a ejemplos sencillos de barras y a una estructura simplificada del fuselaje de un avión.