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Otimização da topologia estrutural recorrendo a técnicas discretas computacionais
| Summary: | A otimização estrutural é a área da ciência que procura obter a melhor configuração para um conjunto de variáveis, maximizando a performance da estrutura e ao mesmo tempo minimizando os custos associados. Esta área é de grande importância não apenas pela sua contribuição a nível económico, mas também porque permite minimizar o consumo de recursos naturais e, consequentemente, a poluição ambiental. Nos últimos anos, devido ao forte crescimento das tecnologias computacionais, a otimização estrutural tem demonstrado ser um processo de grande relevância na indústria. Tendo surgido, neste contexto, novas técnicas e softwares de cálculo capazes de executarem este processo com maior eficiência. Atualmente, a otimização estrutural topológica é tipicamente efetuada recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF). No entanto, nos últimos anos, têm surgido novos métodos capazes de ultrapassar determinados problemas existentes no MEF relacionados com a geração da malha e precisão dos resultados. Os métodos sem malha são técnicas de discretização alternativas que possibilitam a obtenção de soluções aproximadas do problema, sem a necessidade, tal como o nome indica, de uma malha de discretização estruturada. Nos últimos anos, a área da mecânica computacional relacionada com a otimização estrutural tem crescido significativamente. Presentemente, existem vários algoritmos de otimização disponíveis na literatura, os quais têm sido preferencialmente combinados com o MEF. O objetivo desta dissertação é analisar estruturas mecânicas através da combinação dos métodos sem malha com algoritmos de otimização, e obter uma forma estruturalmente otimizada, reduzindo a sua massa e aumentando a sua rigidez relativa. Assim, várias estruturas foram analisadas e diversas configurações geométricas alternativas são propostas. |
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| Main Authors: | Monteiro, Emanuel Videira |
| Subject: | Métodos sem malha Método de elementos finitos Otimização topologia estrutural Meshless methods Finite element method Structural shape optimization |
| Year: | 2020 |
| Country: | Portugal |
| Document type: | master thesis |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | Instituto Politécnico do Porto |
| Language: | Portuguese |
| Origin: | Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto |
| Summary: | A otimização estrutural é a área da ciência que procura obter a melhor configuração para um conjunto de variáveis, maximizando a performance da estrutura e ao mesmo tempo minimizando os custos associados. Esta área é de grande importância não apenas pela sua contribuição a nível económico, mas também porque permite minimizar o consumo de recursos naturais e, consequentemente, a poluição ambiental. Nos últimos anos, devido ao forte crescimento das tecnologias computacionais, a otimização estrutural tem demonstrado ser um processo de grande relevância na indústria. Tendo surgido, neste contexto, novas técnicas e softwares de cálculo capazes de executarem este processo com maior eficiência. Atualmente, a otimização estrutural topológica é tipicamente efetuada recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF). No entanto, nos últimos anos, têm surgido novos métodos capazes de ultrapassar determinados problemas existentes no MEF relacionados com a geração da malha e precisão dos resultados. Os métodos sem malha são técnicas de discretização alternativas que possibilitam a obtenção de soluções aproximadas do problema, sem a necessidade, tal como o nome indica, de uma malha de discretização estruturada. Nos últimos anos, a área da mecânica computacional relacionada com a otimização estrutural tem crescido significativamente. Presentemente, existem vários algoritmos de otimização disponíveis na literatura, os quais têm sido preferencialmente combinados com o MEF. O objetivo desta dissertação é analisar estruturas mecânicas através da combinação dos métodos sem malha com algoritmos de otimização, e obter uma forma estruturalmente otimizada, reduzindo a sua massa e aumentando a sua rigidez relativa. Assim, várias estruturas foram analisadas e diversas configurações geométricas alternativas são propostas. |
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