Desenvolvimento de modelos numéricos para análises de otimização topológica probabilística utilizando o método dos elementos de contorno

• Processo: 12/24944-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Edson Denner Leonel
• Beneficiário: Hugo Luiz Oliveira
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/07931-5 - Desenvolvimento de modelos numéricos para otimização topológica probabilística utilizando o método dos elementos de contorno, BE.EP.DR
• Assunto(s): Mecânica da fratura Método dos elementos de contorno Otimização matemática
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Confiabilidade Estrutural | Mecânica da Fratura | Método dos Elementos de Contorno | otimização | Métodos Numéricos

Resumo

Neste projeto de pesquisa pretende-se acoplar algoritmos de confiabilidade e otimização topológica à modelos mecânicos baseados no método dos elementos de contorno (MEC). Tradicionalmente, a concepção das estruturas limita-se ao estudo do custo da manufatura, sem levar em consideração seu nível de segurança efetivo. Este método prova-se insuficiente em diversas situações, já que em muitas delas o aumento da taxa de falha pode gerar perdas superiores às economias esperadas. Uma metodologia mais racional consiste em considerar o custo da manufatura com base na probabilidade da ocorrência de um dado cenário de falha. Neste contexto, pretende-se desenvolver, neste projeto, modelos numéricos baseados no acoplamento entre modelos mecânicos e de confiabilidade para a análise de estruturas, onde os cenários de falha sejam identificados por meio das equações algébricas do MEC. Esses modelos fornecerão a probabilidade da falha estrutural e os valores mais prováveis das variáveis aleatórias consideradas na análise. Estruturas compostas por materiais frágeis e quase frágeis expostas a fissuras inicialmente distribuídas em seu interior serão consideradas. Sobre esses modelos numéricos, será ainda acoplado um algoritmo de otimização topológica para a determinação da geometria estrutural que conduz ao mínimo consumo de material. Neste último modelo, os algoritmos de confiabilidade serão utilizados para a determinação de condições de restrição, baseadas em segurança, para a análise da otimização topológica. Como resultado, será obtida uma geometria estrutural que conduz ao mínimo consumo de material, levando-se em consideração a presença de danos mecânicos iniciais e um nível de segurança desejado. Espera-se, como resultado deste projeto, desenvolver formulações numéricas que contribuam com este importante domínio científico, sendo a geração de ferramentas numéricas aplicáveis na indústria um dos propósitos. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

OLIVEIRA, HUGO LUIZ; CHATEAUNEUF, ALAA; LEONEL, EDSON DENNER. Probabilistic mechanical modelling of concrete creep based on the boundary element method. ADVANCES IN STRUCTURAL ENGINEERING, v. 22, n. 2, p. 337-348, JAN 2019. (12/24944-5, 15/07931-5)

OLIVEIRA, HUGO LUIZ; CHATEAUNEUF, ALAA; LEONEL, EDSON DENNER. Boundary Element Method applied to decision-making problems involving geometric variabilities in topology optimization. Engineering Analysis with Boundary Elements, v. 85, p. 116-126, DEC 2017. (12/24944-5, 15/07931-5)

OLIVEIRA, HUGO LUIZ; LEONEL, EDSON DENNER. Boundary element method applied to topology optimization using the level set method and an alternative velocity regularization. MECCANICA, v. 54, n. 3, p. 549-563, FEB 2019. (12/24944-5, 15/07931-5)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

OLIVEIRA, Hugo Luiz. Modelos numéricos aplicados à análise viscoelástica linear e à otimização topológica probabilística de estruturas bidimensionais: uma abordagem pelo Método dos Elementos de Contorno. 2017. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.