Otimização de forma e peso de treliças planas e espaciais com restrições de tensões e frequências naturais baseada no algoritmo heurístico de Particle Swarm

• Autor(a) principal: Souza, Fábio Henrique de
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/27510
• topic: Engenharia mecânica; Structural optimization; Truss; Particle swarm algorithm; Stress; Natural fre-quencies

O presente trabalho tem como objetivo a otimização de estruturas treliçadas atra-vés de um algoritmo heurístico conhecido como Particle Swarm Optimization. O algoritmo é baseado em comportamentos encontrados na natureza, em populações de organismos quando em grupo, os quais tentam encontrar soluções para sobrevivência. Estes comportamentos são codificados para resolver problemas de engenharia. Há grandes vantagens indicadas na litera-tura para o emprego deste algoritmo nos problemas aqui propostos, pois se tratam de proble-mas com alta complexidade e alguns com funções a serem otimizadas fortemente não-lineares. O problema surge quando se deseja obter uma estrutura de menor massa. Portanto, para se solucionar esse problema, é necessária a minimização da função de custo, que corres-ponde à redução da massa total da estrutura. Todavia, esse processo de otimização se esbarra nas próprias restrições do problema, que correspondem a tensões excessivas, referentes à fa-lha por escoamento, flambagem ou comportamentos dinâmicos não desejados, relacionados com as frequências naturais. Para tanto, variáveis de projeto, como posições dos nós da estru-tura treliçada e áreas de seções transversais das barras, são otimizadas em iterações de cálculo estrutural. Ao final, obtém-se um ponto otimizado para a estrutura satisfazendo-se as restri-ções do problema. A metodologia empregada é a de codificação dos algoritmos e execução de diversos testes comparativos de desempenho com exemplos encontrados na literatura e resol-vidos por outros métodos para a comprovação da eficácia do emprego desse tipo de algoritmo. Os resultados esperados são estruturas com massas minimizadas em relação às estruturas ori-ginais, satisfazendo-se restrições de comportamento previamente exigidas.