Estudo comparativo de formulações de otimização estrutural baseado em riscos

Resumo

É sabido que a solução de um problema de engenharia depende da maneira como o problema é formulado. Esta realidade não é diferente em problemas de otimização estrutural. Este projeto visa estudar comparativamente três formulações de otimização estrutural: otimização determinística, otimização baseada em confiabilidade e otimização de risco estrutural. Para efeitos de comparação, informações sobre risco de falha estrutural serão incorporadas nas três formulações. Neste projeto, entende-se por risco o produto da probabilidade de falha pelo custo de falha. O risco total é obtido a partir de um somatório que inclui os diversos modos de falha da estrutura. A otimização determinística permite obter estruturas mecanicamente eficientes, mas não endereça aspectos de segurança estrutural e custos esperados de falha. A otimização baseada em confiabilidade supre esta lacuna, mas exige a determinação de uma confiabilidade mínima, que deve ser definida subjetivamente. A otimização de risco estrutural permite equacionar o balanço entre segurança e custo de uma estrutura, e encontrar o nível de segurança ótimo em função dos custos esperados totais. O estudo visa determinar as limitações de cada formulação e demonstrar como os resultados dependem do escopo no qual o problema de otimização estrutural é formulado. Sabe-se que a otimização determinística, por não incluir explicitamente a questão da segurança na formulação, faz com que mais modos de falha sejam projetados contra o limite, o que provoca uma redução na confiabilidade da estrutura. A otimização baseada em confiabilidade endereça a questão da segurança, mas os resultados dependem do valor da confiabilidade mínima utilizado como restrição. A otimização de risco complementa as demais ao endereçar a questão do nível de segurança ótimo. Combinando estas formulações, pode-se encontrar uma estrutura otimizada em termos de eficiência mecânica bem como no compromisso entre segurança e custo. Este projeto tem aplicação direta a vários problemas relacionados com o desenvolvimento tecnológico do Brasil, como por exemplo, a otimização de estruturas civis, off-shore e aeroespaciais. (AU)