OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ESTRUTURAS 2-D / TOPOLOGY OPTIMIZATION OF 2D STRUCTURES

AUTOR(ES)

TATIANA GOSSO LAGUN

DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

A determinação automática e ótima de uma topologia é um passo muito importante dentro do processo da otimização de estruturas. Normalmente, a busca da topologia ótima é o primeiro passo para a definição da configuração da estrutura, pois é nela que é encontrada uma distribuição ótima de material dentro de um domínio pré-estabelecido. Esta dissertação tem como objetivo apresentar uma metodologia simples de otimização topológica, dado um sistema estrutural, definido por suas condições de apoio, carregamento e um domínio de projeto. Tipicamente, um problema de otimização topológica procura obter uma conectividade ótima da estrutura em um domínio de projeto visando minimizar a flexibilidade (ou maximizar a rigidez) com restrição no volume total da estrutura. Desde a introdução dos métodos de homogeneização o campo de pesquisa na área de otimização topológica aumentou e novos critérios estão sendo desenvolvidos. Nesta dissertação é apresentada uma metodologia para a solução de problemas de otimização topológica de estruturas no meio contínuo. A parametrização do tensor constitutivo é feita através de materiais do tipo SIMP (Solid Isotropic Microstruture with Penalty). O problema matemático proposto é o de minimização do volume total da estrutura com restrição no trabalho externo, além de obedecer implicitamente às restrições de equilíbrio e conectividade da estrutura. A análise estática da estrutura é realizada pelo Métodos dos Elementos Finitos utilizando o programa FEMOOP (Finit Element Method - Object Oriented Program) desenvolvido pelo grupo de pesquisa em computação gráfica do DEC/PUC-Rio. Vários métodos são sugeridos para a resolução do problema matemático de otimização topológica. Entre eles encontram-se métodos puramente heurísticos e métodos amparados por uma base matemática sólida. Nesta dissertação, o problema de otimização topológica é resolvido através de técnicas de programação matemática e é resolvido através da técnica de programação seqüencial convexa, utilizando o algoritmo do Método das Assíntotas Móveis (MMA). O desenvolvimento de um programa de computador em otimização topológica, permitiu determinar de maneira automática uma topologia ótima, bem como o estudo de algoritmos de solução e critérios de otimização topológica foi de grande importância para uma maior compreensão de modelos estruturais.

ASSUNTO(S)

math programming programacao matematica

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