Texto completo
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| Autor(es): |
Eduardo Aguiar Mendes
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Dissertação de Mestrado |
| Imprenta: | São Paulo. |
| Instituição: | Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC) |
| Data de defesa: | 2021-11-17 |
| Membros da banca: |
Renato Picelli Sanches;
Ronaldo Carrion;
Rene Quispe Rodriguez
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| Orientador: | Renato Picelli Sanches |
| Resumo | |
A otimização estrutural topológica tem se difundido cada vez mais nos meios acadêmico e industrial em função de sua maior liberdade de projeto e a disponibilidade crescente de poder computacional. Típicos problemas de Otimização Topológica (OT) buscam a maximização da rigidez de estruturas com restrição de volume por meio de métodos baseados em densidades, podendo gerar soluções com desempenho insatisfatório de estabilidade, como, por exemplo, estruturas propensas à flambagem. Uma alternativa válida propõe implementar o parâmetro de flambagem no problema de otimização como restrição, obtendo soluções finais que já satisfazem esse critério. Nesse contexto, os métodos binários - que geram apenas designs com sólidos 1 e vazios 0 - se inserem como uma abordagem eficiente na solução de problemas de otimização, em especial os multifísicos, cuja precisa definição de fronteira estrutural é essencial. Uma aplicação desafiadora para problemas de OT que se beneficia dessa classe de método são as estruturas submersas, como os componentes da indústria offshore, sujeitos a cargas dependentes do design e que podem apresentar problemas de estabilidade. Esse tipo de carregamento impõe uma mudança constante do local, direção e magnitude do carregamento do fluido, o que não é tido como trivial em procedimentos de otimização. Nesse cenário, o objetivo desse trabalho é investigar a natureza binária do método TOBS por meio da solução de problemas de otimização topológica que consideram restrições de flambagem e cargas dependentes do design, características de sistemas estruturais submersos. O problema de otimização topológica proposto ainda não foi explorado na literatura. A implementação de flambagem linear foi verificada por meio de métodos analíticos, e um problema de otimização com restrição de flambagem de referência foi resolvido para garantia de sua eficiência. Exemplos numéricos de estruturas sob carregamento de pressão foram otimizados e investigados quanto `a influência do parâmetro de estabilidade quando comparados às soluções clássicas de minimização de compliance. Discussões sobre os problemas comuns associados à equação de autovalor e autovetor que rege o fenômeno de flambagem linear, bem como os parâmetros adotados no método do TOBS, foram apresentadas. A configuração binária proposta demonstrou resultados promissores ao obter soluções finais com melhoria significativa na resistência `a flambagem e mínima perda de rigidez. Estudos de tempo computacional mostraram que as sensibilidades de flambagem são o gargalo do processo de otimização e, portanto, técnicas alternativas para lidar com esse parâmetro devem ser investigadas. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 19/06985-5 - Otimização topológica com variáveis binárias |
| Beneficiário: | Eduardo Aguiar Mendes |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Mestrado |