Otimização topológica evolucionária de estruturas com base em tensões e incluindo cargas dependentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Garcez, Gisele Lucas, 1970-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3142
Resumo: Orientador: Renato Pavanello
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spelling Otimização topológica evolucionária de estruturas com base em tensões e incluindo cargas dependentesStress-based structural topology optimization for design-dependent loads problems using the BESO methodOtimização estruturalStructural optimizationOrientador: Renato PavanelloTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Nos últimos anos, o retorno à aplicação dos critérios de tensão na otimização topológica de estruturas tem sido uma tendência da comunidade científica. Entretanto, as cargas dependentes de projeto ainda não foram muito exploradas utilizando critérios de tensão. Essencialmente, no contexto de otimização topológica, cargas dependentes são aquelas que podem variar em intensidade, direção ou ponto de aplicação ao longo da otimização, devido à mudanças na topologia. De acordo com a sua natureza, as cargas dependentes podem ser classificadas como cargas de superfície e cargas de corpo. Este trabalho tem como objetivo principal apresentar uma proposta para otimização topológica de estruturas sujeitas à cargas dependentes de projeto baseado em um critério de tensão, utilizando o método evolucionário bi-direcional de otimização estrutural (BESO). A proposta é baseada na minimização da norma-P das tensões de von Mises com restrição de volume. Na implementação da proposta, uma análise consistente da sensibilidade incluindo cargas dependentes foi desenvolvida através do método adjunto. Uma série de testes foram realizados para explorar e validar o método, através de exemplos numéricos, abordando os casos clássicos da literatura nos quais seja possível observar a concentração de tensões. Comparações entre as análises sujeitas a cargas dependentes, utilizando a solução tradicional de minimização da compliance e a minimização da norma-P das tensões de von Mises, mostrou que o método é uma forma efetiva de reduzir o valor da máxima tensão de von Mises nas estruturasAbstract: Stress is one of the main criteria for structural designs and the development of reliable algorithms considering design-dependent loads has become important in several engineering projects. Essentially, design-dependent loads in topological optimization are those that can vary in intensity, direction and location during the optimization process. According to their nature, design-dependent loads can be classified into two categories: surface loads and body loads. This work aims to propose an approach for stress-based topology optimization of continuous elastic bi-dimensional structures under design-dependent loads using the Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method. The topology optimization is developed through the minimization of P-norm von Mises stress while the volume constraint is satisfied. To implement the algorithm, a consistent sensitivity analysis including design-dependent loads has been developed by the adjoint method. A series of benchmark tests have been performed to explore and validate the method through several numerical examples. Comparison between traditional compliance minimization and Pnorm of von Mises stress minimization analyses, including design-dependent loads, shows that the method is an effective way to reduce the maximum von Mises stress valueDoutoradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoDoutora em Engenharia MecânicaCAPES88882.435191/2019-01[s.n.]Pavanello, Renato, 1959-Serpa, Alberto LuizFerreira, Rafael Thiago LuizVicente, William MartinsLucena Neto, EliseuUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGarcez, Gisele Lucas, 1970-20212021-11-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (128 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/3142GARCEZ, Gisele Lucas. Otimização topológica evolucionária de estruturas com base em tensões e incluindo cargas dependentes. 2021. 1 recurso online (128 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3142. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1237632Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-18T13:35:56Zoai::1237632Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-03-18T13:35:56Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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