Otimização topológica simultânea à localização de atuadores em estruturas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandez, Lucas dos Santos
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/4678
Resumo: Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia geral e integradora para o projeto simultâneo de otimização topológica e localização de atuadores em estruturas. Dois problemas são abordados: um que considera atuadores proporcionais e outro que considera atuadores piezoelétricos. A otimização topológica considera três fases materiais: duas referentes a materiais sólidos e uma sem material. Uma variável de projeto é considerada para cada fase material referente aos materiais sólidos. Um destes materiais sólidos é reservado para a parte puramente estrutural enquanto o outro é destinado a representar as regiões da estrutura mais propícias para a alocação de atuadores. Em ambos os problemas, o controle é estático e a otimização topológica é feita pela minimização da flexibilidade. A análise de sensibilidades para a obtenção das equações de equilíbrio e das derivadas da função objetivo com relação às variáveis de projeto é desenvolvida para cada problema. Para obter os resultados numéricos, os modelos estruturais foram discretizados em elementos finitos e um algoritmo apropriado foi implementado em Matlabr. As simulações numéricas mostram que a metodologia utilizada neste trabalho pode produzir uma topologia estrutural bem definida indicando o melhor posicionamento para atuadores. Finalmente, vale ressaltar que os resultados obtidos concordam perfeitamente com outros obtidos por meio de procedimentos mais simples, que realizam otimização topológica e controle em processos não simultâneos.
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Um destes materiais sólidos é reservado para a parte puramente estrutural enquanto o outro é destinado a representar as regiões da estrutura mais propícias para a alocação de atuadores. Em ambos os problemas, o controle é estático e a otimização topológica é feita pela minimização da flexibilidade. A análise de sensibilidades para a obtenção das equações de equilíbrio e das derivadas da função objetivo com relação às variáveis de projeto é desenvolvida para cada problema. Para obter os resultados numéricos, os modelos estruturais foram discretizados em elementos finitos e um algoritmo apropriado foi implementado em Matlabr. As simulações numéricas mostram que a metodologia utilizada neste trabalho pode produzir uma topologia estrutural bem definida indicando o melhor posicionamento para atuadores. Finalmente, vale ressaltar que os resultados obtidos concordam perfeitamente com outros obtidos por meio de procedimentos mais simples, que realizam otimização topológica e controle em processos não simultâneos.This work develops a general and integrative methodology to the simultaneous project for topology optimization and actuators placement in structures. Two problems are addressed: one considers proportional actuators and the other considers piezoelectric actuators. The topology optimization considers three material phases: two made of solid materials while the other is empty. A project variable is considered for each solid phase. One of these solid materials is reserved for the purely structural part while the other is intended to represent the most favorable regions of the structure for actuators placement. In both problems, the control is static and the topology optimization is intended to minimize the compliance. The sensitivity analysis is developed to obtain the equilibrium equations and the derivatives of the objective function with respect to the project variables to each problem. To obtain numerical results, the structural models were discretized in finite elements and an appropriate algorithm was implemented in Matlabr. The numerical simulations show that the methodology used in this work can produce a well-defined structural topology indicating the best position for actuators. Finally, it is worth emphasizing the results obtained perfectly agree with other ones obtained through simpler procedures, which perform topology optimization and control in a non-simultaneous process.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em Modelagem MatemáticaUFPelBrasilInstituto de Física e MatemáticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICAMatemáticaProjeto simultâneoOtimização topológicaAtuadores proporcionaisAtuadores piezoelétricosLocalização de atuadoresSimultaneous designTopology optimizationProportional actuatorsPiezoelectric actuatorsActuators placementOtimização topológica simultânea à localização de atuadores em estruturasSimultaneous topology optimization and actuators placement in structuresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://lattes.cnpq.br/6093034676563479http://lattes.cnpq.br/7898168715320830Botelho, Fabio Silvahttp://lattes.cnpq.br/8476129194599888Molter, AlexandreFernandez, Lucas dos Santosinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELTEXTdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.txtdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.txtExtracted texttext/plain242933http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/4678/6/dissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.txtdc50ca8726946f86f14111bf0c34cca7MD56open accessTHUMBNAILdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.jpgdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1256http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/4678/7/dissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdf.jpg69eecc6f81bf7f3e8d0ba2e2095223e6MD57open accessORIGINALdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdfdissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdfapplication/pdf2364805http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/4678/1/dissertacao_lucas_dos_santos_fernandez.pdfa18e5c5300332eba32fcaaba957eed62MD51open accessCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; 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