Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2000 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10183/18279 |
Resumo: | Este trabalho apresenta uma metodologia para a otimização de estruturas do tipo treliça ou pórtico. A função objetivo adotada neste trabalho é o volume, onde o problema pode apresentar restrições de estabilidade estrutural ou flexibilidade. A abordagem utilizada é a otimização topológica, na qual busca-se gerar uma estrutura ótima a partir de um universo de elementos. A malha inicial é gerada por um programa que permite decidir qual o tipo de vizinhança que será utilizado, gerando então a ótima conectividade entre todos os nós possíveis. Utilizam-se neste trabalho vizinhanças de primeira até quarta ordem; o número de elementos cresce com o aumento da ordem da vizinhança. Nas estruturas discretizadas utilizou-se elemento de barra e viga, onde a seção de cada um dos elementos foi adotado como variável de projeto. Restringiu-se a variação da área da seção de cada elemento dentro de um intervalo, com o limite máximo de 0,5 e o mínimo de 0,001. Três tipos de problemas são formulados neste trabalho: o primeiro minimização do volume com restrição de flexibilidade, o segundo com restrição de flambagem e por último a minimização de volume com ambas as restrições de flexibilidade e estabilidade estrutural. Na otimização topológica é utilizado a programação linear seqüencial (SLP), onde as funções objetivo e sensibilidade são linearizadas através da expansão em série de Taylor. Um ponto importante deste trabalho foi a obtenção da derivada de flambagem quando existirem autovalores repetidos, fazendo-se uso do método analítico direto. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia implementada permitem a obtenção de estruturas que satisfazem as restrições impostas com grande redução no volume. |
id |
URGS_d26ac44d61971dbaf9b0a6b8bf838b99 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.lume.ufrgs.br:10183/18279 |
network_acronym_str |
URGS |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
repository_id_str |
1853 |
spelling |
Guilherme, Carlos Eduardo MarcosFonseca, Jun Sergio Ono2010-01-19T04:14:47Z2000http://hdl.handle.net/10183/18279000288398Este trabalho apresenta uma metodologia para a otimização de estruturas do tipo treliça ou pórtico. A função objetivo adotada neste trabalho é o volume, onde o problema pode apresentar restrições de estabilidade estrutural ou flexibilidade. A abordagem utilizada é a otimização topológica, na qual busca-se gerar uma estrutura ótima a partir de um universo de elementos. A malha inicial é gerada por um programa que permite decidir qual o tipo de vizinhança que será utilizado, gerando então a ótima conectividade entre todos os nós possíveis. Utilizam-se neste trabalho vizinhanças de primeira até quarta ordem; o número de elementos cresce com o aumento da ordem da vizinhança. Nas estruturas discretizadas utilizou-se elemento de barra e viga, onde a seção de cada um dos elementos foi adotado como variável de projeto. Restringiu-se a variação da área da seção de cada elemento dentro de um intervalo, com o limite máximo de 0,5 e o mínimo de 0,001. Três tipos de problemas são formulados neste trabalho: o primeiro minimização do volume com restrição de flexibilidade, o segundo com restrição de flambagem e por último a minimização de volume com ambas as restrições de flexibilidade e estabilidade estrutural. Na otimização topológica é utilizado a programação linear seqüencial (SLP), onde as funções objetivo e sensibilidade são linearizadas através da expansão em série de Taylor. Um ponto importante deste trabalho foi a obtenção da derivada de flambagem quando existirem autovalores repetidos, fazendo-se uso do método analítico direto. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia implementada permitem a obtenção de estruturas que satisfazem as restrições impostas com grande redução no volume.This work presents a methology for structural optimization of trusses and frames. The approach adopted is topology optimization; the optimal structure is searched from a ground struture. This initial ground structure is generated by a computer program where the structural elements conect all nodes within a given neighborhood. This work uses from the first to fourth order neighborhood; the number of elements increases with this order. Bar and beam elements are used, and the design variables are the cross sectional area of each element. Bound constraints are defined for the design variables, from a minimum of 0.001 to the maximum of 0.5. Three different problems are considered: minimizing volume with compliance constraint, minimizing volume with stability (buckling) constraint, and minimizing volume with both compliance and estability constraint. Sequencial Linear Programming (SLP) is used to optimize the structure, demanding a linearization of the objective function and sensitivities through Taylor series expansion. A highlight of this work is the derivation of analytical sensitivities for repeated eingenvalues (with many eigenvectors). Results show that the methodology developed in this work can successfuly obtain structural designs that comply with the constrains with large weight reduction.application/pdfporOtimização topológicaEstruturas (Engenharia)Mecânica dos sólidosOtimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidadeTopology optimization of trusses and frames with buckling and compliance constraints info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaPorto Alegre, BR-RS2000mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSORIGINAL000288398.pdf000288398.pdfTexto completoapplication/pdf6223363http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/1/000288398.pdf046ab3d7f5dd4e9f1f7cd089113c2015MD51TEXT000288398.pdf.txt000288398.pdf.txtExtracted Texttext/plain149167http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/2/000288398.pdf.txtf53663c5e11bcdcb04facf67061b89abMD52THUMBNAIL000288398.pdf.jpg000288398.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1065http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/3/000288398.pdf.jpgd9f5a34e60d9286540b0438f2a36103dMD5310183/182792023-06-25 03:41:40.091584oai:www.lume.ufrgs.br:10183/18279Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532023-06-25T06:41:40Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
dc.title.alternative.en.fl_str_mv |
Topology optimization of trusses and frames with buckling and compliance constraints |
title |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
spellingShingle |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade Guilherme, Carlos Eduardo Marcos Otimização topológica Estruturas (Engenharia) Mecânica dos sólidos |
title_short |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
title_full |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
title_fullStr |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
title_full_unstemmed |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
title_sort |
Otimização topológica de treliças e pórticos com restrições de flambagem e flexibilidade |
author |
Guilherme, Carlos Eduardo Marcos |
author_facet |
Guilherme, Carlos Eduardo Marcos |
author_role |
author |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Guilherme, Carlos Eduardo Marcos |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Fonseca, Jun Sergio Ono |
contributor_str_mv |
Fonseca, Jun Sergio Ono |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Otimização topológica Estruturas (Engenharia) Mecânica dos sólidos |
topic |
Otimização topológica Estruturas (Engenharia) Mecânica dos sólidos |
description |
Este trabalho apresenta uma metodologia para a otimização de estruturas do tipo treliça ou pórtico. A função objetivo adotada neste trabalho é o volume, onde o problema pode apresentar restrições de estabilidade estrutural ou flexibilidade. A abordagem utilizada é a otimização topológica, na qual busca-se gerar uma estrutura ótima a partir de um universo de elementos. A malha inicial é gerada por um programa que permite decidir qual o tipo de vizinhança que será utilizado, gerando então a ótima conectividade entre todos os nós possíveis. Utilizam-se neste trabalho vizinhanças de primeira até quarta ordem; o número de elementos cresce com o aumento da ordem da vizinhança. Nas estruturas discretizadas utilizou-se elemento de barra e viga, onde a seção de cada um dos elementos foi adotado como variável de projeto. Restringiu-se a variação da área da seção de cada elemento dentro de um intervalo, com o limite máximo de 0,5 e o mínimo de 0,001. Três tipos de problemas são formulados neste trabalho: o primeiro minimização do volume com restrição de flexibilidade, o segundo com restrição de flambagem e por último a minimização de volume com ambas as restrições de flexibilidade e estabilidade estrutural. Na otimização topológica é utilizado a programação linear seqüencial (SLP), onde as funções objetivo e sensibilidade são linearizadas através da expansão em série de Taylor. Um ponto importante deste trabalho foi a obtenção da derivada de flambagem quando existirem autovalores repetidos, fazendo-se uso do método analítico direto. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia implementada permitem a obtenção de estruturas que satisfazem as restrições impostas com grande redução no volume. |
publishDate |
2000 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2000 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2010-01-19T04:14:47Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10183/18279 |
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv |
000288398 |
url |
http://hdl.handle.net/10183/18279 |
identifier_str_mv |
000288398 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) instacron:UFRGS |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
instacron_str |
UFRGS |
institution |
UFRGS |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/1/000288398.pdf http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/2/000288398.pdf.txt http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/18279/3/000288398.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
046ab3d7f5dd4e9f1f7cd089113c2015 f53663c5e11bcdcb04facf67061b89ab d9f5a34e60d9286540b0438f2a36103d |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
repository.mail.fl_str_mv |
lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br |
_version_ |
1816736826220609536 |