Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)
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Aplicação de Inteligência Artificial na Otimização e Análise de Incertezas em Materiais Compósitos Laminados
Get PDFO desenvolvimento de materiais com propriedades especiais para atender aos requisitos de
projetos de alto desempenho tem impulsionado o uso de materiais compósitos devido às
suas propriedades mecânicas superiores e baixo peso. Personalizar esses materiais para
atender requisitos específicos do projeto apresenta desafios na busca pela combinação
ideal de parâmetros. Além disso, a fabricação em larga escala dessas estruturas enfrenta
variabilidades devido à imperfeições no processo. Para lidar com essas incertezas, há
interesse em desenvolver métodos de otimização robustos que considerem as incertezas no
projeto e nos parâmetros. Esse estudo desenvolveu uma metodologia e uma ferramenta
computacional capazes de otimizar materiais compósitos laminados, levando em consi-
deração as incertezas relacionadas às suas propriedades. O método permite reduzir o
tempo e o custo em projetos de estruturas que utilizem esses materiais, além de fornecer
informações sobre a resposta dessas estruturas diante de incertezas e demandas específicas
da aplicação. A metodologia desenvolvida combina duas técnicas de inteligência artificial
com um programa de análise estrutural. Essa abordagem busca identificar as estruturas
mais adequadas entre uma ampla gama de possibilidades, considerando também a possível
influência das incertezas nos parâmetros de projeto e na aplicação sobre as estruturas
otimizadas. Algoritmo Genético e a Lógica Fuzzy são utilizados para otimizar e analisar as
incertezas das estruturas, enquanto um Programa de Análise Estrutural (PAE), baseado em
métodos de elementos finitos, fornece as respostas mecânicas das estruturas. Os resultados
obtidos pelo PAE foram comparados com trabalhos já publicados e realizaram-se avaliações
sobre os deslocamentos e tensões apresentados pelas estruturas quando submetidas a forças
externas para casos lineares e não-linearidades, com grandes deslocamentos. Os resultados
obtidos foram comparados com trabalhos publicados anteriormente, incluindo o método
fechado de Navier baseado na Teoria da Deformação Cisalhante de Terceira Ordem (TSDT)
e a Teoria de Deformação de Cisalhamento Hiperbólico Inverso (IHSDT), reconhecidos por
sua precisão. Os deslocamentos calculados pelo programa apresentaram um desvio médio
de apenas 1,22% em relação aos valores encontrados na literatura. Essa diferença tende a
ser ainda menor em placas mais finas e com um maior número de camadas. Quanto às
tensões, a diferença média foi inferior a 1%. Portanto, conclui-se que o modelo desenvolvido
demonstra uma excelente precisão ao estimar os deslocamentos e as tensões nas estruturas,
principalmente em placas finas compostas por um grande número de lâminas. A otimização
utilizando Algoritmo Genético para encontrar as estruturas de menor peso e menor deslo-
camento vertical de uma placa composta por oito lâminas simétricas apresentou um alto
desempenho computacional, com uma probabilidade superior a 95% de encontrar todas as
combinações ótimas em uma única execução. O algoritmo analisou um espaço de busca com
65.536 combinações possíveis para o laminado e foram identificadas 251 estruturas ótimas,
formando o conjunto conhecido como Ótimo de Pareto. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia desenvolvida é robusta e eficiente, especialmente em situações em que
as informações sobre os materiais e sua aplicação são vagas ou imprecisas. Isso evidencia o
potencial dessa abordagem para lidar com problemas complexos de projeto de estruturas
compósitas.The demand for high-performance projects has led to the utilization of composite materials
due to their exceptional mechanical properties and lightweight nature. However, customizing
these materials to meet specific project requirements and dealing with manufacturing
variability pose challenges in finding the optimal parameter combination. To address these
uncertainties, there is a need to develop robust optimization methods that consider design
and parameter uncertainties. In this study, a methodology and computational tool were
developed to optimize laminated composite materials, considering uncertainties in their
properties. This approach reduces design time and costs while providing insights into the
response of structures to uncertainties and specific application demands. The methodology
combines artificial intelligence techniques with a structural analysis program. Genetic
Algorithm and Fuzzy Logic are employed to optimize and analyze uncertainties, while a
Structural Analysis Program (PAE) based on finite element methods provides mechanical
responses. The results obtained by the PAE were compared with previous studies, including
Navier’s closed method based on the Third Order Shear Deformation Theory (TSDT) and
the Inverse Hyperbolic Shear Deformation Theory (IHSDT), known for their accuracy.
The calculated displacements showed an average deviation of only 1.22% compared to
literature values, with even smaller deviations on thinner plates and with more layers.
Similarly, the average difference in stresses was less than 1%. These findings demonstrate
the excellent precision of the developed model in estimating displacements and stresses,
especially in thin plates composed of multiple layers. Using the Genetic Algorithm for
optimization, the search space consisting of 65,536 possible combinations for the laminate
was explored to find structures with lower weight and vertical displacement. The algorithm
demonstrated high computational performance, with a probability greater than 95% of
identifying all optimal combinations in a single run. Out of the search space, 251 optimal
structures were identified, forming the Pareto Optimum set. The results highlight the
robustness and efficiency of the developed methodology, particularly in situations where
information about materials and their application is uncertain or imprecise. This approach
has significant potential in addressing complex design problems for composite structures
Sistema de controle do governo do navio: uma análise da modelagem em Simscape
Get PDFA simulação é uma ferramenta importante para avaliar um sistema de controle do governo de
um navio. Neste trabalho foi descrita a utilização do ambiente de simulação Simscape na
modelagem física do sistema de controle do rumo do navio. O Simscape permite implementar
o modelo, utilizando um método de modelagem física em que as equações do sistema dinâmico
são transformadas em diagramas de blocos físicos interligados, de modo a representar desta
forma a estrutura do sistema modelado. O desempenho do controle de rumo do modelo de navio
foi analisado por simulação à luz das hipóteses existentes e dos testes de validação previamente
realizados com dados operacionais. Os resultados obtidos a partir da sequência de manobras de
mudança de rumo servem para demonstrar a utilidade da abordagem baseada na modelagem
física, com elevada precisão e baixo custo computacional, quando comparada com a abordagem
clássica baseada em equações diferenciais ou com os diagramas adimensionais orientados por
blocos. Desse modo, o trabalho propõe uma modelagem física no ambiente Simscape de um
Sistema de Controle do Governo do Navio, que possa ser utilizado pela Marinha do Brasil, com
o intuito de realizar testes de parâmetros de controladores
A estratificação dos fatores de risco cardiovascular na inspeção de saúde periódica do militar da ativa: uma proposta de mitigar o afastamento laboral por adoecimento sob a perspectiva do Subsistema Médico Pericial da Marinha do Brasil
No full textEm virtude do cenário da prevalência das Doenças Crônicas Não Transmissíveis no Brasil, especificamente a predominância das doenças cardiovasculares, e a interferência deste fator na vida laboral do profissional; esse trabalho aborda tal assunto dentro da vida militar sob a perspectiva do Subsistema Médico Pericial e, como a perícia médica pode auxiliar na estratificação dos fatores de risco cardiovascular mediante a inspeção periódica ao longo da carreira do militar da ativa de forma a intervir no afastamento laboral temporário ou definitivo por doenças cardiovasculares. A pesquisa utilizou como metodologia científica o estudo comparativo do controle médico ocupacional, sob a visão da saúde ocupacional, de duas organizações institucionais do meio civil com relação as similaridades e singularidades encontradas nelas. Segue-se uma projeção das particularidades encontradas acima com a realidade atual e ampla de um controle médico ocupacional e pericial, nos moldes de como ele é realizado na Marinha do Brasil, uma vez que a avaliação médica ocupacional se encontra inserida na inspeção de saúde periódica, após uma abordagem suscinta e didática sobre a saúde ocupacional, gestão dos recursos humanos e das doenças cardiovasculares à luz de artigos e diretrizes científicas, normas reguladoras do meio civil e normas militares. A partir desse ponto, com uma análise do que pode ser aplicado em prol da saúde do militar da ativa e de relevância para a Marinha, no tocante às doenças cardiovasculares, tem-se a proposição da criação de um projeto piloto para a inclusão da estratificação dos fatores de risco cardiovascular como uma avaliação cardiológica de cunho preventivo no escopo da inspeção de saúde periódica com o intuito de identificar as condições de saúde que necessitam de uma intervenção preventiva ou de um tratamento precoce, a tempo de mitigar o afastamento laboral por adoecimento quer temporário ou definitivo
Diabetes mellitus: a gestão de saúde da Marinha do Brasil no tratamento precoce das complicações crônicas microvasculares visando a redução de custos
No full textA alta prevalência do Diabetes Mellitus em todo o mundo o torna muito oneroso a qualquer sistema público de saúde, dessa forma, funciona como sinal de alerta para que a política de saúde do Brasil se volte, cada vez mais, para a prevenção. Nos primórdios da República a política de saúde tinha característica curativa, sem qualquer atenção para a prevenção. Com o advento do SUS, por meio da Constituição de 1988, a política pública de saúde do Brasil assumiu caráter preferencialmente preventivo. Nos tempos atuais, o Ministério da Saúde, utilizando-se da Política Nacional de Atenção Básica e do Plano de Ações Estratégicas para o Enfrentamento das Doenças e Agravos Não Transmissíveis realiza ações de saúde preventivas, baseadas em três eixos: promoção da saúde; atenção integral à saúde; e vigilância em saúde. Sendo o Diabetes Mellitus uma doença crônica não transmissível, enquadra-se nessa política pública atual de característica preventiva. A Marinha do Brasil, na mesma vertente seguida pelo Ministério da Saúde, adota programas de prevenção e possui plano semelhante de enfrentamento das doenças crônicas e agravos não transmissíveis. Em que pese o fato de serem as complicações crônicas microvasculares do Diabetes Mellitus, as mais precoces e mais prevalentes, a adoção de medidas preventivas para evitar a progressão delas, torna-se relevante. Somados à alta prevalência, os elevados custos diretos envolvidos com tratamentos, internações, recuperação do paciente e, ainda, os indiretos, advindos de indisponibilidade para o exercício de suas atividades, são indicadores consistentes da necessidade de se ampliar o escopo das ações preventivas no tocante às complicações crônicas microvasculares dessa patologiaTrabalho apresentado à Escola de Guerra Naval, como requisito parcial para a conclusão do Curso de Política e Estratégia Marítimas (C-PEM 2023
Aeronaves remotamente pilotadas: uma escolha estratégica entre quantidade ou tecnologia nas operações militares modernas
Get PDFEste trabalho propõe uma análise estratégica crucial para a eficácia das operações militares contemporâneas: a seleção entre a quantidade de aeronaves remotamente pilotadas (ARP) de baixa complexidade e custo (classe I) ou a tecnologia avançada de ARP (classe III) em cenários militares modernos como a Guerra do Iraque e a Guerra da Ucrânia. O estudo avalia os prós e contras associados a cada abordagem, considerando fatores como características técnicas, capacidades
operacionais e benefícios táticos e estratégicos. Com base em casos de estudo e análise de tendências observadas em conflitos recentes, este trabalho oferece insights valiosos para uma Força e formula respostas sobre a melhor abordagem para o uso de ARP em operações militares futuras. A conclusão destaca a importância de avaliar cuidadosamente as necessidades operacionais e os recursos disponíveis ao tomar decisões estratégicas sobre o emprego de ARP, reconhecendo que não existe uma
abordagem única que se encaixe em todos os contextos militares modernos.This work proposes a crucial strategic analysis for the effectiveness of contemporary military operations: the selection between the quantity of remotely piloted aircraft (RPA) with low complexity and cost (Class I) or advanced RPA technology (Class III) in modern military scenarios such as the Iraq War and the
Ukraine War. The study evaluates the pros and cons associated with each approach, considering factors such as technical features, operational capabilities, as well as tactical and strategic benefits. Based on case studies and an analysis of trends observed in recent conflicts, this work provides valuable insights for a Force and formulates responses regarding the best approach for the use of RPA in future military
operations. The conclusion emphasizes the importance of carefully assessing operational needs and available resources when making strategic decisions about the deployment of RPA, acknowledging that there is no one-size-fits-all approach that applies to all modern military contexts
A arte operacional nas operações militares conjuntas: uma análise da primeira fase da operação Iraqi Freedom
No full textO objetivo geral da pesquisa é analisar a importância da arte operacional para as Forças
Armadas Brasileiras na condução das atuais operações militares, tendo em vista a integração
de diversos sistemas de comando e controle, e da capacidade de transmissão de informações
em tempo real do campo de batalha para qualquer dos níveis envolvidos em decisões bélicas
após as lições aprendidas na primeira fase da Operação Iraqi Freedom (“Iraque Livre”) no
Iraque em 2003. A investigação baseou-se em levantamentos bibliográficos e documentais.
Utilizou-se o desenho de pesquisa do confronto entre a teoria dos fatores operacionais da
arte operacional e seu emprego real na Operação Iraqi Freedom no Iraque em 2003. A
complexidade crescente dos conflitos armados, devido a quantidade de fatores a serem
considerados nos diferentes níveis de decisão, tem demonstrado que normalmente as Forças
Armadas são empregadas de maneira conjunta em detrimento das operações singulares.
Neste contexto, o conhecimento da aplicação de cada uma das Forças em combate por parte
do Comandante do Teatro de Operações, no nível operacional, é de suma importância para
que ocorra a sinergia dos meios das Forças Armadas e a convergência de esforços em prol do
máximo rendimento de todos os meios disponíveis. O conceito de fatores operacionais,
fundamentais para as operações conjuntas, são analisados com o objetivo de estudar sua
aplicabilidade pelas Forças Armadas brasileiras na metodologia do planejamento conjunto
das operações militares. A análise da Operação Iraqi Freedom nos traz elementos
consideráveis para a compreensão da importância dos níveis de decisão empregados para
condução de uma crise e da importância do conceito teórico denominado arte operacional.
As lições aprendidas com a Operação Iraqi Freedom também devem ser consideradas para
uma nova concepção doutrinária de emprego conjunto das Forças Armadas brasileiras, tendo
em vista a integração dos sistemas de inteligência e informação, as capacidades tecnológicas
cada vez maiores dos sistemas de armas, que deverão ter a necessária interoperabilidade
entre as forças
Estudo e análise dos efeitos do Tsunami de Tonganas regiões de Imbituba - SC, Arraial do Cabo, - RJ e Salvador - BA, com aplicação de técnicas de filtragem de dados de nível do mar
No full textO presente estudo se propôs a analisar os efeitos do Tsunami Tonga nas costas das regiões de Imbituba, Arraial do Cabo e Salvador, apesar de suas distâncias consideráveis do epicentro. Para a obtenção dos dados de nível do mar necessários a esta investigação, referentes ao mês de janeiro de 2022, contou-se com o Banco Nacional de Dados Oceânicos (BNDO), do Centro de Hidrografia da Marinha (CHM), e a Rede Maregráfica Permanente para Geodésia, gerenciada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Para entender a extensão e a natureza destes efeitos nas três regiões em questão, empregamos uma série de técnicas sofisticadas de análise de dados. Inicialmente, o controle de qualidade dos dados foi realizado utilizando o método QARTOD. Posteriormente, os dados foram submetidos ao Filtro de Thompson, que forneceu uma primeira camada de interpretação sobre o comportamento das ondas, com foco nas frequências do tsunami. Uma das principais técnicas empregadas foi a Decomposição de Modo Empírico (EMD). Através dela, foi possível decompor os sinais em suas Funções de Modo Intrínseco (MFIs). Cada uma destas MFIs foi submetida individualmente à Transformada de Fourier, proporcionando uma análise de frequência detalhada dos efeitos do tsunami. Além disso, para complementar essa análise, foi utilizada a Transformada Wavelet. Esta técnica permitiu identificar nuances nas oscilações do nível do mar em resposta ao tsunami. Os resultados obtidos evidenciaram variações significativas de cada região em relação ao tsunami, com período aproximado de 125 minutos. O estudo conclui, além disso, que a geografia submarina e as características da plataforma continental desempenham um papel crucial na forma como diferentes regiões costeiras brasileiras respondem a eventos de tsunami.This study aimed to analyze the effects of the Tonga tsunami that occurred in 2022 on the coasts of the regions of Imbituba, Arraial do Cabo, and Salvador, despite their considerable distances from the epicenter. To obtain the necessary data for this investigation, referring to the month of January 2022, the study relied on the National Oceanic Data Bank, from the Navy Hydrography Center, and the Permanent Mareographic Network for Geodesy, managed by the Brazilian Institute of Geography and Statistics. To understand the extent and nature of these effects in the three regions in question, we employed a series of sophisticated data analysis techniques. Initially, data quality control was carried out using the QARTOD method.
Subsequently, the data underwent the Thompson filter, which provided an initial layer of interpretation regarding wave behavior, focusing on the frequencies of the tsunami. One of the main techniques used was the Hilbert-Huang Transform. Through it, it was possible to decompose the signals into their Intrinsic Mode Functions (IMFs). Each of these IMFs was individually subjected to the Fourier Transform, offering a detailed frequency analysis of the tsunami effects. In addition, to complement this analysis, the Wavelet Transform was used. This technique allowed the identification of nuances in the oscillations of the sea level in response to the tsunami. The results showed significant variations in the response of each region to the tsunami, with an approximate period between 2 and 3 hours. The study also concludes that underwater geography and the features of the continental shelf play a crucial role in how different Brazilian coastal regions respond to tsunami events
Uma análise sobre os fatores que influenciam a adoção do meio eletrônico na fase interna do processo de contratações públicas na Marinha do Brasil
No full textEste trabalho aborda a adoção do processo administrativo eletrônico na fase interna das contratações públicas nas organizações militares da Marinha do Brasil, utilizando o framework Technology, Organization and Environment (TOE) combinado com a teoria institucional como suporte. Com foco na percepção dos encarregados dos setores de licitação e dos militares responsáveis pelas necessidades dos setores requisitantes, o estudo analisa os fatores que impactam a adoção do meio eletrônico na etapa de preparação do processo de contratação pública. Ao empregar uma abordagem quantitativa, aplicar a pesquisa de levantamento, e tratar os dados por meio medidas e testes estatísticos com o auxílio do software IBM SPSS Statistics, esse estudo apresentou uma análise sobre a transição desse processo para o meio digital na instituição e identificou um alinhamento positivo com o modelo TOE adaptado
Vibration levels evaluation on a ship: application on an AHTS
No full textInicialmente, o objetivo principal desta dissertação foi analisar e avaliar os níveis de
vibração a bordo de um navio AHTS, comparando-os com os limites estabelecidos pela
sociedade classificadora do navio.
Foram realizadas 6 análises que se encaixaram perfeitamente no fluxo estabelecido.
Nessas medições, foram aplicadas técnicas clássicas de análise, incluindo análise das séries
temporais, análise de ordem e análise espectral, seguindo as orientações da norma da sociedade
classificadora do navio.
Após a obtenção dos resultados, os comparamos com os limites estabelecidos pelas
classificadoras, obtendo, em sua maioria, resultados satisfatórios. Para tornar o procedimento
ainda mais prático, foi desenvolvido um web app que permite avaliações rápidas de vibrações
e que inclui uma IA de acesso aberto para facilitar a verificação de conformidade com a norma.Initially, the main goal of this dissertation was to analyze and evaluate the vibration
levels on board an AHTS ship, comparing them with the limits established by the ship's
classification society.
Six analyses were conducted that perfectly fit into the established workflow. In these
measurements, classic analysis techniques were applied, including Time Waveform Analysis,
Order Analysis, and FFT Spectrum Analysis, following the guidelines of the ship's
classification society.
After obtaining the results, they were compared with the limits set by the classification
societies, yielding mostly satisfactory outcomes. To make the procedure even more practical, a
web app was developed for swift vibration assessments, integrated with an open-access AI to
facilitate compliance verification with the standard
O uso de sistemas de informações geográficas (SIG) como ferramenta de auxílio à decisão no planejamento de operações anfíbias
No full textDurante o planejamento de operações anfíbias, uma das decisões fundamentais a
serem tomadas pelo Comando é a seleção das praias de desembarque. Sua escolha leva em
consideração, dentre outros aspectos, as informações obtidas pela atividade de inteligência,
sendo o conhecimento do meio ambiente um dos importantes elementos condicionantes.
Como exemplos, podemos citar a existência de recifes e bancos de areia, o regime de marés,
o gradiente das praias para abicagem de navios ou embarcações, o relevo da região e os
tipos de vegetação e de solo, que podem configurar dificuldades para a mobilidade de tropas
e veículos. Desse modo, a compreensão dos fatores ambientais e a sua localização geográfica
constituem-se objetos de estudo por parte das Seções de Inteligência das forças de fuzileiros
navais. Nas últimas décadas, os chamados Sistemas de Informações Geográficas (SIG) vem
sendo desenvolvidos e aperfeiçoados, possibilitando a integração de várias informações
geoespaciais em uma única base de dados, permitindo a realização de inúmeras
manipulações e análises do ambiente. Essa pesquisa teve o objetivo de analisar o SIG como
ferramenta de auxílio à decisão na seleção de locais adequados para desembarque,
descrevendo três estudos acadêmicos que abordaram suas potencialidades e produtos para
apoio das operações anfíbias. Procurou identificar os processos e a estrutura da Seção de
Inteligência da Força de Fuzileiros da Esquadra (FFE), no tocante às informações ambientais
para o planejamento de operações, bem como apresentou a doutrina e os procedimentos
empregados pelo Corpo de Fuzileiros Navais dos Estados Unidos no campo da
geoinformação, fazendo uma comparação entre as duas instituições. Por fim, foram
propostos o incremento de esforços para o desenvolvimento do Sistema de Geoinformação
de Defesa (SisGEODEF), como forma de mitigar as deficiências para obtenção de dados pela
Marinha do Brasil (MB), particularizada pela FFE nessa tese, além da realização de estudos
para execução de operações anfíbias em outros locais da costa brasileira, a fim de aprimorar
o uso do SIG na MB e aperfeiçoar a qualificação do pessoal especialista na área da
geoinformação.Apresentado à Escola de Guerra Naval, como requisito parcial para a conclusão do Curso de Política e Estratégia Marítimas (C-PEM 2023