Modelagem e Predição do Crescimento de Poros em Compósitos Laminados via Redes Neurais Informadas por Física e Soluções Fundamentais
Resumo: Este projeto tem como objetivo desenvolver um modelo computacional avançado para simular e prever o crescimento de poros em materiais compósitos laminados, especialmente durante os processos de compactação e cura. A presença de poros é um dos principais desafios na fabricação de compósitos, pois afeta negativamente a integridade estrutural, a durabilidade e o desempenho mecânico de peças utilizadas em setores estratégicos como aeroespacial, automotivo, químico, de energia e petróleo e gás.
A proposta busca superar limitações de métodos tradicionais de simulação por meio de uma abordagem inovadora que combina inteligência artificial com fundamentos da física. Será desenvolvido um modelo híbrido integrando Redes Neurais com Física Informada (PINNs Physics-Informed Neural Networks) e o Método das Soluções Fundamentais (MFS), capaz de representar de forma precisa o crescimento de poros sob efeitos visco-mecânicos e de difusão. Essa formulação permitirá simular geometrias complexas e condições reais de contorno, com maior fidelidade física e capacidade preditiva.
O projeto será estruturado com base em técnicas de modelagem inversa, incorporando também métodos de inferência Bayesiana para quantificar incertezas e adaptar o modelo a dados experimentais. A implementação será feita em ambiente de programação científica (como Python), com a inclusão de leis físicas do processo como a cinética de cura da resina, reologia do material, formação de bolhas e mecanismos de difusão diretamente no treinamento das redes neurais.
A metodologia será testada e validada a partir de dados sintéticos e reais, incluindo imagens de caracterização e ensaios experimentais. Essa abordagem multiescala permitirá compreender melhor o comportamento poroso de peças compostas desde a microestrutura até o componente final.
O projeto contará com parcerias internacionais estratégicas, destacando-se a colaboração com o IMT Mines Albi e o Institut Clément Ader (França), referência em pesquisa sobre materiais compósitos e processos de fabricação, e com o laboratório LEMUSS da Universidad San Sebastián (Chile), acreditado para ensaios técnicos em materiais. Essas cooperações contribuirão com expertise experimental e permitirão validar o modelo em contextos industriais reais.
Entre os resultados esperados estão: o desenvolvimento de um protótipo funcional do modelo híbrido PINNMFS com validação experimental, a formação de estudantes e pesquisadores capacitados em técnicas de fronteira que integram física, inteligência artificial e simulação, além da disseminação dos resultados por meio de artigos científicos, apresentações em eventos técnicos e ações de popularização da ciência.
A proposta está alinhada ao eixo estratégico "Desenvolvimento com Sustentabilidade", promovendo avanços científicos com potencial de aplicação prática e contribuindo para a consolidação da capacidade de inovação no Espírito Santo, com impacto em nível nacional e internacional.
Data de início: 01/12/2025
Prazo (meses): 24
Participantes:
Papel |
Nome |
|---|---|
| Coordenador | WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA |
