Otimização topológica de placas de Kirchhoff
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2012 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
Texto Completo: | https://tede.lncc.br/handle/tede/145 |
Resumo: | In this work a methodology for the compliance topology design of Kirchhoff plates with volume constraint using topological derivative is presented. The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions, source-terms or even cracks. Firstly, the hypothesis associated to the Kirchhoff elastic plates bending model are presented as well as the functional that represents the total potential energy of the plate. Then, the mathematical development to obtain the topological derivative considering as singular perturbation the introduction of a small circular inclusion is presented. The total potential energy is considered as shape functional together with a volume constraint. The use of two methods for volume control is discussed. The first one is done by means of linear penalization and does not provide direct control over the required volume fraction. In this case, the penalty parameter is the coefficient of a linear term used to control the amount of material to be removed. The second approach is based on the Augmented Langrangian method which has both, linear and quadratic terms. The coefficient of the quadratic part controls the Lagrange multiplier update of the linear part. Through this last method it is possible to specify the final amount of material in the optimized structure. Next, a topology design algorithm of Kirchhoff plates is presented, which uses the information provided by the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, some numerical examples are presented in the context of compliance topology optimization with volume constraint. |
id |
LNCC_4a54be836df1bb14a21e12890f46c4f8 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:tede-server.lncc.br:tede/145 |
network_acronym_str |
LNCC |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
repository_id_str |
|
spelling |
Novotny, Antonio AndréCPF:84167530910http://lattes.cnpq.br/8102993969523532Giusti, Sebastián MiguelCPF:05972128721http://lattes.cnpq.br/3684172713645599Murad, Marcio ArabCPF:83046607768http://lattes.cnpq.br/1392335366884977Duda, Fernando Pereirahttp://lattes.cnpq.br/3100004456264467CPF:12211228780http://lattes.cnpq.br/9573745078420414Campeão, Diego Esteves2015-03-04T18:57:41Z2015-02-232012-01-09https://tede.lncc.br/handle/tede/145In this work a methodology for the compliance topology design of Kirchhoff plates with volume constraint using topological derivative is presented. The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions, source-terms or even cracks. Firstly, the hypothesis associated to the Kirchhoff elastic plates bending model are presented as well as the functional that represents the total potential energy of the plate. Then, the mathematical development to obtain the topological derivative considering as singular perturbation the introduction of a small circular inclusion is presented. The total potential energy is considered as shape functional together with a volume constraint. The use of two methods for volume control is discussed. The first one is done by means of linear penalization and does not provide direct control over the required volume fraction. In this case, the penalty parameter is the coefficient of a linear term used to control the amount of material to be removed. The second approach is based on the Augmented Langrangian method which has both, linear and quadratic terms. The coefficient of the quadratic part controls the Lagrange multiplier update of the linear part. Through this last method it is possible to specify the final amount of material in the optimized structure. Next, a topology design algorithm of Kirchhoff plates is presented, which uses the information provided by the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, some numerical examples are presented in the context of compliance topology optimization with volume constraint.Neste trabalho é apresentada uma metodologia para otimização topológica de placas de Kirchhoff minimizando a flexibilidade com restrição em volume utilizando derivada topológica. A derivada topológica mede a sensibilidade de um dado funcional de forma em relação a uma perturbação singular infinitesimal no domínio, tal como a inserção de furos, inclusões, termos fonte ou trincas. Primeiramente, são apresentadas as hipóteses associadas ao modelo de flexão elástica de placas de Kirchhoff bem como o funcional que representa a energia potencial total da placa e, em seguida, o desenvolvimento matemático para a obtenção da derivada topológica considerando como perturbação singular a introdução de uma pequena inclusão circular. A energia potencial total é considerada como funcional de forma juntamente com uma restrição de volume. Discute-se ainda a utilização de dois métodos para realizar o controle da restrição de volume. O primeiro é feito por meio de penalização linear e não fornece controle direto sobre a fração de volume requerida. Nesse caso, o parâmetro de penalidade é o coeficiente de um termo linear que é usado para controlar a quantidade de material a ser removido. A segunda abordagem é baseada no método do Lagrangeano Aumentado que possui um termo linear e um quadrático. O coeficiente da parte quadrática controla a atualização do multiplicador de Lagrange da parte linear. Através desse último método é possível especificar a quantidade final de material na estrutura otimizada. Dessa forma, é apresentado um algoritmo que utiliza a informação fornecida pela derivada topológica conjuntamente com um método de representação de domínio por função level-set na otimização topológica de placas de Kirchhoff. Por fim, alguns exemplos numéricos são apresentados no contexto de otimização topológica com restrição em volume.Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MScCampeao.pdf: 730731 bytes, checksum: 93bde1355e901654a01dbd2a0138fe35 (MD5) Previous issue date: 2012-01-09Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologicoapplication/pdfhttp://tede-server.lncc.br:8080/retrieve/476/MScCampeao.pdf.jpghttp://tede-server.lncc.br:8080/retrieve/691/MScCampeao.pdf.jpgporLaboratório de Computação CientíficaPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalLNCCBRServiço de Análise e Apoio a Formação de Recursos HumanosEquações diferenciais parciaisOtimização matemáticaDifferential equations, PartialMathematical optimizationCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ANALISE::EQUACOES DIFERENCIAIS PARCIAISOtimização topológica de placas de KirchhoffTopology optimization of Kirchhoff platesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCCinstname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)instacron:LNCCORIGINALMScCampeao.pdfapplication/pdf730731http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/145/1/MScCampeao.pdf93bde1355e901654a01dbd2a0138fe35MD51THUMBNAILMScCampeao.pdf.jpgMScCampeao.pdf.jpgimage/jpeg3008http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/145/2/MScCampeao.pdf.jpge70806b2f79d931f60068642181384d1MD52tede/1452018-07-04 09:59:44.096oai:tede-server.lncc.br:tede/145Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede.lncc.br/PUBhttps://tede.lncc.br/oai/requestlibrary@lncc.br||library@lncc.bropendoar:2018-07-04T12:59:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)false |
dc.title.por.fl_str_mv |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Topology optimization of Kirchhoff plates |
title |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
spellingShingle |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff Campeão, Diego Esteves Equações diferenciais parciais Otimização matemática Differential equations, Partial Mathematical optimization CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ANALISE::EQUACOES DIFERENCIAIS PARCIAIS |
title_short |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
title_full |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
title_fullStr |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
title_full_unstemmed |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
title_sort |
Otimização topológica de placas de Kirchhoff |
author |
Campeão, Diego Esteves |
author_facet |
Campeão, Diego Esteves |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Novotny, Antonio André |
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv |
CPF:84167530910 |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/8102993969523532 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Giusti, Sebastián Miguel |
dc.contributor.referee1ID.fl_str_mv |
CPF:05972128721 |
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3684172713645599 |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Murad, Marcio Arab |
dc.contributor.referee2ID.fl_str_mv |
CPF:83046607768 |
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/1392335366884977 |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Duda, Fernando Pereira |
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3100004456264467 |
dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
CPF:12211228780 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/9573745078420414 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Campeão, Diego Esteves |
contributor_str_mv |
Novotny, Antonio André Giusti, Sebastián Miguel Murad, Marcio Arab Duda, Fernando Pereira |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Equações diferenciais parciais Otimização matemática |
topic |
Equações diferenciais parciais Otimização matemática Differential equations, Partial Mathematical optimization CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ANALISE::EQUACOES DIFERENCIAIS PARCIAIS |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Differential equations, Partial Mathematical optimization |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ANALISE::EQUACOES DIFERENCIAIS PARCIAIS |
description |
In this work a methodology for the compliance topology design of Kirchhoff plates with volume constraint using topological derivative is presented. The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions, source-terms or even cracks. Firstly, the hypothesis associated to the Kirchhoff elastic plates bending model are presented as well as the functional that represents the total potential energy of the plate. Then, the mathematical development to obtain the topological derivative considering as singular perturbation the introduction of a small circular inclusion is presented. The total potential energy is considered as shape functional together with a volume constraint. The use of two methods for volume control is discussed. The first one is done by means of linear penalization and does not provide direct control over the required volume fraction. In this case, the penalty parameter is the coefficient of a linear term used to control the amount of material to be removed. The second approach is based on the Augmented Langrangian method which has both, linear and quadratic terms. The coefficient of the quadratic part controls the Lagrange multiplier update of the linear part. Through this last method it is possible to specify the final amount of material in the optimized structure. Next, a topology design algorithm of Kirchhoff plates is presented, which uses the information provided by the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, some numerical examples are presented in the context of compliance topology optimization with volume constraint. |
publishDate |
2012 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2012-01-09 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2015-03-04T18:57:41Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2015-02-23 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://tede.lncc.br/handle/tede/145 |
url |
https://tede.lncc.br/handle/tede/145 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Laboratório de Computação Científica |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
LNCC |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos |
publisher.none.fl_str_mv |
Laboratório de Computação Científica |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC instname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) instacron:LNCC |
instname_str |
Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) |
instacron_str |
LNCC |
institution |
LNCC |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/145/1/MScCampeao.pdf http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/145/2/MScCampeao.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
93bde1355e901654a01dbd2a0138fe35 e70806b2f79d931f60068642181384d1 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) |
repository.mail.fl_str_mv |
library@lncc.br||library@lncc.br |
_version_ |
1797683217815306240 |