Dissertação

Topology Optimization of Microstructures with Constraints on Average Stress and Material Properties EVALUATED

Otimização de topologia é uma abordagem comum no design de materiais estruturados. Trabalhos prévios centraram-se em problemas com constrangimentos de volume ou em problemas de minimização do volume com constrangimentos nas propriedades dos materiais. Um modelo computacional baseado em elasticidade linear é proposto para o design de materiais, combinando problemas de constrangimento de volume e propriedades materiais. Isto inclui, problemas de Maximização de Rigidez, de Módulo Volumétrico, de Módulo de Cisalhamento, e minimização do número de Poisson, com constrangimentos nos Critérios de Tensão de Von Mises ou nas Tensões Direcionais ou Propriedades do Material. Neste trabalho, o problema de densidades intermédias em otimização de topologia é abordado através dos modelos SIMP e RAMP, as propriedades elásticas do material são calculadas usando ou um método de homogeneização baseado em condições de fronteira de periodicidade ou um método baseado na equivalência da energia média de extensão, e a otimização do problema é resolvida usando o esquema OC ou o MMA. Para resolver o problema de tabuleiro de xadrez (checkerboard) um filtro de sensibilidades foi incorporado. O programa foi codificado no software MATLAB, usando elementos finitos Bilinear de 4 nós. Apresenta várias opções de entrada, e foram apresentados numerosos resultados, com tempos de análise reduzidos, incluindo resultados não simétricos e auxéticos para uma variada gama de constrangimentos. Contudo, alguns problemas relacionados com os constrangimentos nos Critérios de Tensão foram identificados. Discutivelmente, esses problemas advêm da formulação do problema, uma vez que a Rigidez é quase equivalente aos critérios de Tensões médias.
Otimização de Topologia, Homogeneização, Microestruturas, Propriedades Elásticas dos Materiais

Novembro 15, 2017, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Arnaldo Pereira Leite Miranda Guedes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Hélder Carriço Rodrigues

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático