Dissertação
Topology Optimization of Flat Structures with Adaptive Finite Elements EVALUATED
A otimização topológica, como um dos campos da otimização estrutural, tem vindo a ganhar ampla utilização como ferramenta de projeto em problemas de todos os campos da engenharia e da indústria, no entanto, a crescente complexidade dos problemas que estão a ser resolvidos está a provocar um aumento do custo computacional necessário para resolvê-los. Os elementos finitos adaptativos ou refinamento de malha adaptativo apresenta-se como uma solução natural para este problema, reduzindo o número de elementos finitos e, portanto, o custo computacional. Nesta dissertação, a otimização topológica de estruturas planas é abordada com recurso a elementos finitos adaptativos. Para o efeito, um programa em MATLAB que utiliza elementos quadriláteros de 4 nós foi desenvolvido para resolver o problema de otimização de energia mínima (\textit{minimum compliance}), com recurso ao modelo de Material Isotrópico Sólido com Penalização e otimizando com recurso ao método do Critério de Otimalidade. Para melhor compreensão do algoritmo foi realizado um estudo paramétrico, onde o impacto do critério de refinamento de malha adaptativo e dos parâmetros de otimização foram testados. As soluções ótimas obtidas com recurso ao algoritmo desenvolvido foram depois analisadas e comparadas com as soluções obtidas com recurso a uma malha uniforme comparável. Os resultados demonstram (1) que o algoritmo de refinamento de malha adaptativo produziu um bom comportamento da malha e o refinamento foi limitado às regiões necessárias, (2) produziu resultados adequados com consideravelmente menos elementos finitos, e (3) técnicas de filtragem adicionais precisam de ser estudadas para utilizar a total capacidade do algoritmo.
novembro 30, 2021, 10:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
José Arnaldo Pereira Leite Miranda Guedes
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Catedrático