Desenvolvimento de formulações numéricas baseadas no Método dos Elementos de Contorno e no Método Level Set para a otimização topológica probabilística de estruturas planas e tridimensionais

• Processo: 25/00921-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2029
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Edson Denner Leonel
• Beneficiário: Mário Sérgio Oliveira César Filho
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Análise isogeométrica Método dos elementos de contorno Método Level Set Otimização topológica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise Isogeométrica | Método dos Elementos de Contorno | Método Level Set | otimização topológica | Rbto | Método dos Elementos de Contorno

Resumo

Esta pesquisa propõe o desenvolvimento de formulações numéricas baseadas no acoplamento entre o Método dos Elementos de Contorno Isogeométrico (MECIG) e o Método Level Set (MLS) para a otimização topológica de elementos estruturais. Nas formulações propostas, a evolução do contorno do corpo é descrita pelo MLS, enquanto os campos mecânicos são determinados pelo MECIG. Assim como no MECIG, utilizam-se descrições isogeométricas no MLS, as quais conferem precisão, robustez, generalidade de solução e comunicação direta entre os dois métodos. Tradicionalmente, a concepção das estruturas se limita ao estudo do custo da manufatura sujeito a restrições determinísticas de solicitação, sem levar em consideração seu nível de segurança efetivo. Essa abordagem prova-se insuficiente em diversas situações, já que, em muitas delas, o aumento da taxa de falha movido pela variabilidade dos parâmetros 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. Assim, pretende-se incorporar restrições baseadas no estado de tensão e na probabilidade de falha alvo do elemento estrutural durante a análise topológica, conduzindo a soluções probabilísticas robustas do ponto de vista de segurança. Além de análises planas, pretende-se expandir as formulações para o contexto tridimensional. Ambas conduzem a desenvolvimentos disruptivos. Espera-se, como resultado desse projeto, desenvolver formulações numéricas que contribuam com esse importante domínio científico, sendo a geração de ferramentas numéricas aplicáveis na indústria um dos propósitos.