Otimização topológica em estruturas sujeito a ações advindas da análise por cfd

• Processo: 23/17511-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 05 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 04 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Valério da Silva Almeida
• Beneficiário: Valério da Silva Almeida
• Pesquisador Anfitrião: Eduardo Alberto de Souza Neto
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Swansea University, País de Gales
• Assunto(s): Dinâmica dos fluidos computacional Dinâmica não linear Método dos elementos finitos Otimização topológica Mecânica computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cfd | Dinâmica não-linear | Método dos Elementos Finitos | Modelo Hiperelástico-Plástico | otimização topológica | Túnel de Vento Numérico | Mecânica Computacional

Resumo

O projeto visa o estudo e aplicação da otimização topológica na resolução de problemas de elasticidade tridimensional, estendendo-se a formulação estática linear para problemas da dinâmica não-linear considerando grandes deformações e o modelo hiperelástico-plástico. Com isso, avança-se no estudo de problemas de otimização para casos mais gerais, tanto do ponto de vista do espaço como da incorporação de fenômenos físicos mais complexos e relevantes para estruturas mais esbeltas e flexíveis.Considera-se como outro diferencial do trabalho a incorporação de um acoplamento entre fluido e estrutura em que se introduz no modelo as ações devidas ao vento advindas da análise pelo túnel de vento numérico mediante o uso do método da dinâmica dos fluidos computacional, mais conhecido do inglês por CFD (Computational Fluid Dynamics). De modo que os históricos das ações são obtidos e incorporados na análise dinâmica para seu uso como dado de entrada para o método de otimização topológica. Neste tocante, emprega-se o método denominado de BESO (Bi Directional Evolutionary Structural Optimization) em conjunto com técnicas de filtro para mitigar os problemas de picos de energia indevidos localizados em certas regiões em consequência da metodologia intrínseca de retirada e inserção abrupta. É notório que estes picos podem influenciar na convergência do processo, uma vez que os fatores de sensibilidade para minimizar o problema são baseados em energia.Todo o projeto deve ser desenvolvido usando rotinas próprias em códigos implementados em linguagem FORTRAN para o caso das análises da elasticidade dinâmica não-linear e o método de otimização BESO e a linguagem C++ é empregada pelo código aberto OpenFoam para a análise em túnel de vento numérico pelo CFD.