Otimização topológica de sistemas acústico-estrutura em domínio de alta frequência

Resumo

A modelagem de sistemas complexos que envolvem a interação de diferentes fenômenos físicos são um dos desafios da engenharia mecânica atualmente. Neste contexto, deseja-se estudar, desenvolver, implementar e validar metodologias de otimização topológica que acoplem acústica e vibração estrutural de forma robusta e eficiente. Isso possibilita o uso dessa metodologia em intervalos de frequência maiores que as usualmente já são trabalhadas com métodos consolidados de otimização estrutural. O methodo Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO) para otimização topológica será estudado e implementado com a formulação segregada de interação acústico-estrutura. Esta combinação permitirá uma melhor formulação da interface entre domínios sólido e acústico. O problema de otimização é formulado como a maximização da separação entre autovalores em relação a uma frequência de operação. Os maiores desafios são o desenvolvimento de uma interpolação adequada entre as fases sólida e acústica e a solução eficiente do auto-problema não-hermitiano. Esse método poderá ser usado em diversos problemas, incluindo o projeto de barreiras acústicas, paredes absortivas, permitindo que engenheiros projetem estruturas e componentes mais inovadoras, confiáveis e ambientalmente seguras. (AU)