Otimização topológica aplicado as estruturas cíclicas simétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Campos, Antonio Vinicius Garcia, 1991-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634575
Resumo: Orientador: Renato Pavanello
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spelling Otimização topológica aplicado as estruturas cíclicas simétricasTopology optimization applied to symmetric cyclic structuresOtimização topológicaOtimização estruturalMétodo dos elementos finitosTopological optimizationStructural optimizationFinite element methodOrientador: Renato PavanelloDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: A otimização topológica é uma ferramenta computacional que auxilia engenheiros e projetistas a desenvolverem estruturas mais leves e resistentes com uma ótima eficiência estrutural. Um método de otimização topológica bem conhecido é a otimização estrutural evolucionária, que utiliza uma técnica considerando formulações matemáticas e uma discretização por elementos finitos, e uma estratégia heurística para remover o material de forma evolutiva e gradual até a convergência do volume final e da função objetivo. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de otimização topológica evolucionária aplicada à estruturas com geometria circular, considerando a maximização da rigidez estrutural e também a otimização da frequência fundamental. Uma metodologia considerando a otimização topológica evolucionária juntamente à formulação da redução de modelo com o método dos elementos finitos é proposta para aplicação em estruturas cíclicas simétricas, como por exemplo, rodas de veículo, volantes de inércia e impelidores de bomba centrífugas. Alguns exemplos são explorados com o método proposto. Os resultados obtidos para a maximização da rigidez das estruturas circulares apresentadas foram satisfatórios, apresentando um bom comportamento da evolução da topologia. Em todos os casos considerados não houve instabilidades numéricas. Já para a maximização da frequência fundamental das estruturas circulares consideradas, obteve-se bons resultados topológicos, com um aumento da primeira frequência. Considerou-se a remoção do material sólido e também a construção da topologia por meio da combinação de dois materiais sólidos. Conclui-se que a metodologia proposta apresentou bons resultados tanto para a maximização da rigidez quanto para a otimização da frequência natural. Os códigos desenvolvidos podem auxiliar pesquisas futuras, considerando outros problemas envolvendo estruturas circularesAbstract: The topology optimization is a computational tool which has been used by engineers and designers to develop resistant and lightweight structures with an efficient aspect structural. A well known topological optimization method is the evolutionary structural optimization, that uses math formulations with the finite element method and a heuristic method to gradually removing inefficient material from structure until the convergence of the volume restriction and objective function. The main idea of this thesis is the develop an evolutionary topology optimization computational tool applied in a cyclic symmetric structure for stiffness maximization and fundamental frequency optimization. The proposed method is based on the Bi-directional Evolutionary Structural Optimization - BESO, using a reduced finite element model and the cyclic symmetric analysis. The method can be typically applied to design of car wheel, flywheel, and centrifugal pumps impellers. Several examples are explored with the proposed methodology. The results achieved to stiffness maximization of cyclic structures shown good agreement whit others results presented in the literature, and do not present numeric instabilities. The method proposed was considered the removal or addition of the solid material and also a combination of two different solid materials. Finally, the proposed methodology presented a good result for stiffness maximization and also for the fundamental frequency optimization. The developed codes can be used in future research considering other problems involving cyclic structuresMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Pavanello, Renato, 1959-Sousa, Edson Antonio CapelloVicente, William MartinsUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCampos, Antonio Vinicius Garcia, 1991-20182018-08-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (118 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634575CAMPOS, Antonio Vinicius Garcia. Otimização topológica aplicado as estruturas cíclicas simétricas. 2018. 1 recurso online (118 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634575. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1060477Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-10-25T14:23:30Zoai::1060477Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-10-25T14:23:30Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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