Combinação de métodos de discretização sem malha com otimização topológica estrutural na análise de problemas bidimensionais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.22/23755 |
Resumo: | The importance of preserving resources and protecting the environment is a major concern these days. In the field of engineering, optimized solutions are increasingly sought to obtain the final result avoiding unnecessary waste and expense, while maintaining the conditions of safety and structural resistance. Thus, the field of optimization has been growing significantly in recent years and is one of the main areas of study. With this in mind, several structural optimization techniques have been used through computationally numerical methods. The objective of the dissertation is to analyze the efficiency and effectiveness of these numerical methods when optimization algorithms are applied. The FEM (finite element method) for many years has been considered the best method of structural analysis thanks to its excellent results. However, when complex problems with difficult geometrics were analyzed, high distortions in the mesh affected the results obtained. Thus, meshless methods have emerged in order to overcome the existing mesh problems in the studies of the FEM since they do not need the mesh as the FEM but only the location of the nodes in the problem domain. Throughout the dissertation, the results obtained with meshless methods will be compared to the ones of FEM and their capabilities will be tested. Benchmark examples will be studied in order to calibrate and analyze what are the best parameters of the optimization algorithm and will also be applied this optimization algorithm in practical cases in order to generate a new and more optimized design. |
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Combinação de métodos de discretização sem malha com otimização topológica estrutural na análise de problemas bidimensionaisStructural optimizationTopology optimizationMeshless methodsFinite element MethodOtimização estruturalOtimização da topologiaMétodos sem malhaMétodos de elementos finitosThe importance of preserving resources and protecting the environment is a major concern these days. In the field of engineering, optimized solutions are increasingly sought to obtain the final result avoiding unnecessary waste and expense, while maintaining the conditions of safety and structural resistance. Thus, the field of optimization has been growing significantly in recent years and is one of the main areas of study. With this in mind, several structural optimization techniques have been used through computationally numerical methods. The objective of the dissertation is to analyze the efficiency and effectiveness of these numerical methods when optimization algorithms are applied. The FEM (finite element method) for many years has been considered the best method of structural analysis thanks to its excellent results. However, when complex problems with difficult geometrics were analyzed, high distortions in the mesh affected the results obtained. Thus, meshless methods have emerged in order to overcome the existing mesh problems in the studies of the FEM since they do not need the mesh as the FEM but only the location of the nodes in the problem domain. Throughout the dissertation, the results obtained with meshless methods will be compared to the ones of FEM and their capabilities will be tested. Benchmark examples will be studied in order to calibrate and analyze what are the best parameters of the optimization algorithm and will also be applied this optimization algorithm in practical cases in order to generate a new and more optimized design.A importância de preservar recursos e proteger o ambiente é uma das principais preocupações nos dias de hoje. No ramo da engenharia, cada vez mais se procuram soluções otimizadas que permitam obter o resultado final evitando desperdícios e gastos desnecessários, mantendo as condições de segurança e de resistência estrutural. Assim, o campo da otimização tem vindo a crescer muito nos últimos anos e é uma das principais áreas de estudo. Assim, várias técnicas de otimização estrutural têm vindo a ser utilizadas através de métodos numéricos computacionais. O objetivo da dissertação passa pela análise da eficiência e eficácia destes métodos numéricos quando aplicados em combinação com algoritmos de otimização topológica. O MEF (método dos elementos finitos) durante muitos anos foi considerado o melhor método de análise estrutural graças aos seus ótimos resultados. Contudo, quando analisados problemas complexos e com geometrias difíceis, elevadas distorções na malha afetavam os resultados obtidos. Assim sendo, os métodos sem malha, surgiram de modo a superar os problemas de malha existentes nos estudos do MEF uma vez que não necessitam da malha como o MEF mas apenas da localização dos nós no domínio do problema. Ao longo da dissertação, os resultados obtidos com os métodos sem malha irá ser comparados com as soluções do MEF, e irão ser testadas as capacidades dos métodos sem malha. Vão ser estudados exemplos de referência de forma a calibrar e analisar os melhores parâmetros do algoritmo de otimização topológica, e também irá ser aplicado o algoritmo de otimização em casos práticos de modo a gerar um novo e mais otimizado design.Belinha, Jorge Américo de Oliveira PintoRepositório Científico do Instituto Politécnico do PortoRajão, Rodrigo Miguel Martins2023-10-24T10:03:53Z20232023-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.22/23755TID:203371593porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-01T01:46:17Zoai:recipp.ipp.pt:10400.22/23755Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:39:28.855854Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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