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Title: Estudo de otimização topológica em estruturas 2D considerando a não linearidade geométrica.
Authors: Fernandes, Walliston dos Santos
metadata.dc.contributor.advisor: Almeida, Valério da Silva
Keywords: Análise não linear geométrica
Método dos elementos finitos
Quadrate Strain Triangle
Issue Date: 2013
Publisher: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: FERNANDES, W. dos S. Estudo de otimização topológica em estruturas 2D considerando a não linearidade geométrica. 2013. 100 f. Dissertação (Mestrado em Ciências da Engenharia Civil) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
Abstract: Atualmente, faz-se necessário o uso de alternativas que melhorem o custo-benefício de estruturas. Vale a pena investir em conhecimento para o uso de técnicas que façam aproveitar ao máximo tudo o que o material tem a nos oferecer, de acordo com a utilidade estrutural da peça e da sua solicitação. A partir dessa necessidade, foi criado o conceito de Otimização Topológica, sendo este um campo de pesquisa da engenharia que tem o objetivo de projetar a topologia ótima de estruturas segundo determinado conjunto de critérios de custo, maximizando ou minimizando certa especificação de projeto. Assim, este trabalho propõe o estudo da otimização topológica de chapas usando dois tipos de elementos finitos triangulares, com o objetivo de investigar a influência da não linearidade geométrica na topologia ótima. Para a otimização é aplicado o método clássico evolucionário, com a introdução de uma suavização, denominado SESO. Ambos elementos finitos triangulares, sendo esses o FFT e o QST, foram estudadas separadamente cada formulação, sendo a primeira aplicada para avaliar a otimização topológica linear e a segunda a não linear. A obtenção do elemento finito QST emprega a formulação posicional e será aplicado junto com o otimizador para avaliação da influência da não linearidade geométrica na topologia ótima, quando comparada com a otimização usando o elemento finito FFT para analise linear. Ambos os elementos foram aplicados nas análises lineares, verificando-se que o elemento QST requer um menor número de iterações, embora demande um maior tempo computacional, do algoritmo de otimização para atingir a mesma topologia ótima. Vários exemplos da literatura são executados com vistas a mostrar as diferenças na topologia ótima final quando se empregam as análises linear e não linear, permitindo verificar a importância de uma análise correta quanto à topologia ótima final. Em paralelo, o trabalho complementa com o desenvolvimento de uma interface computacional na linguagem Borland Delphi para a união de ambas formulações, implementadas na linguagem Fortran e adaptadas para trabalharem em conjunto, a fim de se avaliar os resultados.
metadata.dc.description.abstracten: Currently it is necessary to use alternatives to improve the cost-benefit structures. It is worth investing in knowledge for the use of techniques that make the most of all that the material has to offer, according to the utility and structural part of your request. From this need, the concept Topology Optimization was created, which is a research field of engineering that aims to design the optimal topology structures as determined set of criteria of cost, maximizing or minimizing certain design specification. Thus, this text proposes the study of topology optimization plates using two types of triangular finite elements, in order to investigate the influence of geometric nonlinearity in the optimal topology. For the optimization method is applied evolutionary classic with the introduction of a smoothing, called SESO. Both triangular finite elements, these being the FFT and QST, were studied separately each formulation, the first being applied to evaluate the topology optimization linear and second non-linear. Obtaining the QST employs finite element formulation is applied and positional alongside the optimizer to evaluate the influence of non-linearity in the geometric topology great compared with optimization using finite element analysis for FFT linear. Both elements were applied to linear analyzes, verifying that the QST element requires a smaller number of iterations, although a longer computational demands of the optimization algorithm to achieve the same optimum topology. Several examples from the literature are performed in order to show the differences in the optimal topology end when employing the linear and nonlinear analysis, allowing you to check the importance of a correct analysis regarding the final optimal topology. Also, this work was complemented by the development of a computational interface in Delphi language to the union of both formulations implemented in Fortran language and adapted to work together in order to evaluate the results.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3006
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