REPRESENTACIÓN Y MANIPULACIÓN DE IMPRECISIONES EN INGENIERÍA DE DISEÑO

Abstract

La importancia que se ha asignado a la modelación y diseo en conjunto, tiene asidero en la necesaria definición previa de una aproximación al resultado o diseo final de un determinado problema. Es precisamente esta etapa inicial la que tiene especial importancia, ya que de ella dependen los siguientes pasos a seguir en el desarrollo de un proyecto. El objetivo esencial de este trabajo es desarrollar una herramienta computacional que permita asistir al diseador de una forma cómoda y rápida en las etapas preliminares de un proyecto de ingeniería. Para lograr tal objetivo se han implementado dos software con una amigable interfaz con el usuario, ya sea para la incorporación del modelo como para el posterior análisis de resultados, es por tal motivo que se utilizó para el desarrollo de la interfaz el lenguaje de programación orientada a objetos Visual Basic y el lenguaje Fortran para la mayor parte de los algoritmos de cálculo. Se ha dado una particular orientación a la implementación computacional al ámbito de la mecánica estructural, pudiéndose analizar una amplia gama de estructuras basadas en una modelación de barras o vigas tridimensionales. La herramienta es útil para estudiar factores que influyen en el diseo final, tales como, costos, disponibilidad de materiales, imprecisiones en características estructurales y/o geométricas, costos de oportunidad, entre otros, pudiéndose sensibilizar respuestas del sistema ante la variación de parámetros de ingreso. Es posible estudiar distintos escenarios tanto cualitativos como cuantitativos en forma eficiente, que otras técnicas actuales de diseo no pueden obtener. La metodología propuesta puede ser extendida fácilmente a otras modelaciones estructurales, en base a placas, cáscaras, elementos sólidos, etc. La técnica a implementar permite representar y manipular distintos niveles de imprecisión de los elementos de diseo. La metodología está basada en la teoría de conjuntos difusos y la aritmética difusa. Es así que las variables de diseo como los parámetros que definen el sistema son caracterizados mediante números difusos. La implementación numérica de la metodología se realiza por medio de una versión discreta del cálculo difuso, basado en un análisis de intervalos. Por lo tanto las imprecisiones son representadas por un rango de valores y por funciones de preferencia que describen la posibilidad o eventualmente el deseo de usar valores particulares en el rango de variación de los parámetros. En este trabajo primeramente se caracteriza el concepto de imprecisión, luego se presentan las bases generales de conjuntos difusos y la técnica de cálculo empleada que se apoya básicamente en el algoritmo FWA ((3z(BFuzzy Weighted Average(3y)(B, esta técnica permite realizar análisis de sensibilidad en los sistemas analizados. Con el objetivo de evidenciar las potencialidades de la herramienta computacional orientada a ingeniería estructural, se muestra un sencillo ejemplo cualitativo y un ejemplo de aplicación con un mayor grado de complejidad. El primero permite introducir en la utilización del software. Y el segundo muestra una aplicación de diseo, con variables de dimensiones de secciones de perfiles estructurales y cargas imprecisas. Se obtienen respuestas y sensibilidades de esfuerzos y desplazamientos de la estructura. Finalmente se concluye sobre el trabajo realizado y se presentan extensiones de la metodología utilizada, como aplicaciones en áreas de ingeniería tales como, hidráulica, sanitaria, vial, marítima, entre otras.