Otimização topológica de estruturas termoelásticas tridimensionais

AUTOR(ES)

José Alves de Oliveira Neto

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

12/09/2011

RESUMO

Este trabalho apresenta uma técnica de otimização estrutural baseada no Método de Otimização de Topologia, MOT, desenvolvida para solucionar problemas de termoelasticidade 3D. A abordagem apresentada fundamenta-se no método adjunto unificado de análise de sensibilidade de projeto e destina-se a problemas termomecânicos fracamente acoplados. A técnica faz uso de expressões de sensibilidades analíticas, possibilitando uma redução no custo computacional por meio da utilização de uma equação adjunta de campo acoplado, definida sobre os campos de temperatura e deslocamento. O MOT utilizado é baseado na abordagem material. Desta forma, para fazer com que o domínio seja composto de uma distribuição contínua de material, possibilitando o uso dos métodos clássicos de programação não linear no problema de otimização, a microestrutura é considerada como um meio poroso e sua equação constitutiva homogeneizada é função apenas da densidade relativa do material. Nesta abordagem, as propriedades efetivas dos materiais com densidades intermediárias são penalizadas com base em uma microestrutura artificial fundamentada no modelo SIMP, (Solid Isotropic Material with Penalty). Para contornar problemas de tabuleiro de xadrez e reduzir a dependência do leiaute ótimo final em relação à malha inicial, ocasionados por problemas de instabilidade numérica, restrições às componentes do gradiente de densidades relativas foram aplicadas. O problema de otimização é resolvido aplicando-se o Método do Lagrangiano Aumentado, sendo a solução obtida através da aplicação do Método dos Elementos Finitos de Galerkin, utilizando no processo de aproximação o elemento finito Tetra4. Este elemento tem a capacidade de interpolar tanto a densidade relativa quanto as componentes de deslocamento e temperatura. Quanto à definição do problema, o carregamento térmico é suposto em regime estacionário, isto é, os efeitos da condução e da convecção do calor não variam no tempo. O carregamento mecânico é assumido estático e distribuído

ASSUNTO(S)

engenharia mecanica otimização topológica estruturas tridimensionais

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