Otimização topológica utilizando o método de material isotrópico com penalização (MISP) com suavização de geometria

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Muniz, Vinícius dos Santos
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/28947
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama (FGA), Curso de Engenharia Automotiva, 2019.
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spelling Muniz, Vinícius dos SantosAnflor, Carla Tatiana MotaMUNIZ, Vinícius dos Santos. Otimização topológica utilizando o método de material isotrópico com penalização (MISP) com suavização de geometria. 2019. 79 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Automotiva) — Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://bdm.unb.br/handle/10483/28947Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama (FGA), Curso de Engenharia Automotiva, 2019.O aprimoramento computacional e o uso de métodos numéricos permitiram um desenvolvimento significativo do campo de otimização estrutural. O primeiro algoritmo de otimização estrutural proposto considerou a otimização de tamanho/parâmetro seguida pela otimização de forma, Silva (2002). No entanto, o remalhamento e as alterações na geometria durante o processo de otimização não eram possíveis. Bendsøe e Kikuchi (1988) propuseram o método da homogeneização, que consiste em utilizar a teoria dos compósitos para transformar a otimização da forma em uma distribuição de material, permitindo assim a otimização da topologia. Sigmund (2001) implementou o método de homogeneização usando apenas o algoritmo de 99 linhas escrito em Matlab®. O contorno do domínio otimizado resulta com aspecto de dente de serra, não sendo adequado para um processo de fabricação simples. Neste estudo, a otimização da topologia é realizada usando a rotina de 99 linhas e os projetos otimizados são suavizados usando as curvas Spline, Bézier e Hermite. Uma pesquisa abrangente sobre essas curvas, bem como a aplicação, é discutida neste trabalho. No projeto final, os elementos com densidade maior que um valor específico (0,3 e 0,9) foram suavizados através das curvas paramétricas. A influência dessas opções no design suavizado foi investigada e discutida. Após o processo de suavidade o projeto ótimo gerado por cada uma das curvas é avaliado numericamente usando o método dos elementos finitos para recuperar os campos de tensão e deformação. As estruturas utilizando curvas de Bézier apresentaram menos irregularidades que as curvas de Spline e Hermite. Bem como o uso de densidades maiores que 0,3 apresentaram um acréscimo de 0,240 Kg a estrutura final. Além disso os campos de tensão e deformação demonstraram um aumento ao se utilizar densidades maiores que 0,9.Submitted by Luanna Maia (luanna@bce.unb.br) on 2021-10-18T17:42:50Z No. of bitstreams: 1 2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdf: 3156636 bytes, checksum: d1107b74f1c485c19447205d63800696 (MD5)Approved for entry into archive by Luanna Maia (luanna@bce.unb.br) on 2021-10-18T17:43:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdf: 3156636 bytes, checksum: d1107b74f1c485c19447205d63800696 (MD5)Made available in DSpace on 2021-10-18T17:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdf: 3156636 bytes, checksum: d1107b74f1c485c19447205d63800696 (MD5)The computational enhancement and the use of numerical methods allowed a significant development of the structural optimization field. The first purposed structural optimization algorithm considered the sizing optimization (also known as parameter optimization) followed by the shape optimization, Silva (2002). However, the remeshing and changes in the geometry during the optimization process were not possible. Bendsøe e Kikuchi (1988) proposed the homogenization method, which uses the composites theory to transform the shape optimization in material distribution, thus allowing the topology optimization. Sigmund (2001) implemented the homogenization method using only 99 lines algorithm written in Matlab®. The optimized design results as a sawtooth aspect being not suitable for a straightforward manufacturing process. In this study, the topology optimization is performed by using the 99 lines routine and the optimum designs are smoothed by using Spline, Bézier and Hermite curves. A comprehensive survey about these curves as well as the application is discussed herein. In the final design, those elements with a density higher than a specific value (0.3 and 0.9) were smoothed through the parametric curves. The influence of these choices on the smoothed design was investigated and discussed. After the smoothness process, the optimum design generated for each curve is numerically evaluated by using finite element method in order to recover the stress and strain fields. The smoothed structure using Bézier curves presented fewer irregularities than Spline and Hermite curves. Moreover, the structures using densities higher than 0.3 provided mass increase of 0.240 Kg. Besides that the stress and strain fields demonstrated increase in the structures using elements with densities higher than 0.9.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar o trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessOtimização estruturalMétodo dos elementos finitosAlgoritmos de computadorOtimização topológica utilizando o método de material isotrópico com penalização (MISP) com suavização de geometriainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2021-10-18T17:43:20Z2021-10-18T17:43:20Z2019-12-11porreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1817http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/28947/2/license.txt21554873e56ad8ddc69c092699b98f95MD52ORIGINAL2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdf2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdfapplication/pdf3156636http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/28947/1/2019_ViniciusDosSantosMuniz_tcc.pdfd1107b74f1c485c19447205d63800696MD5110483/289472021-10-18 14:43:20.493oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712021-10-18T17:43:20Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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