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Dissertação

{pt_PT=Combined optimization of reinforcement and orientation in laminated Composites} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, capaz de otimizar a rigidez de uma estrutura compósita reforçada por vigas standard. A otimização foi feita através da colocação de vigas standard ao longo de diversas posições da placa, satisfazendo um limite máximo de número de vigas por utilizar, impondo um constrangimento de volume ao problema, assim como através de uma escolha de orientação para as fibras utilizadas em cada lâmina da placa compósita. Foi necessário definir a formulação do problema de otimização, nomeadamente a função objetivo (a compliance), as variáveis de projeto, bem como, os constrangimentos necessários ao problema. Para os reforços de viga, foram utilizadas técnicas de otimização de topologia, enquanto que o método de DMO(Discrete material optimization), foi utilizado para a orientação das fibras, de modo a maximizar a rigidez da estrutura. Utilizou-se o software de elementos finitos ANSYS, para construir a estrutura da placa e das vigas, a função FMINCON da toolbox de otimização do MATLAB para se implementar o algoritmo de otimização, e por fim o software MATLAB, para criar uma interface entre ambos. O modelo foi testado para vários conjuntos e configurações de viga, indo desde casos simples compostos por 12 vigas, até casos mais complexos compostos por 42 reforços de viga. Estas configurações foram testadas utilizando diversos tipos de reforço e carregamentos., en=The purpose of this work is to develop a computational tool capable of optimizing the stiffness of a laminated plate by using standard beam reinforcements, as well as choosing the fiber orientation in each lamina. The optimization problem was formulated using the compliance as objective function and defining appropriate design variables and constraints. For this, it was necessary to develop a model that was capable of determining the best location to place these standard beams, satisfying constraints of volume, as well as choosing an orientation for the fibers in each lamina, from a predefined set of orientations. The placement of beam reinforcements, was accomplished by optimizing the density corresponding to each beam by means of topology optimization techniques. ANSYS was used for finite element analysis, and FMINCON from the MATLAB optimization toolbox was used as the optimization algorithm. An interface between these two software was also possible through MATLAB. The developed model was tested while subjected to several loads and constraints, by using several constraints of volume, and different beam configurations, ranging from a set composed of merely 12 beams to a set of 42 standard beams.}
Keywords: {pt=Método de elementos finitos, Método de DMO, Algoritmo de Otimização, Otimização de Topologia, Análise estrutural, Reforço de vigas, en=Finite Element Method, DMO Method, Optimization Algorithm, Topology optimization, Structural analysis, Standard Beam Reinforcement}

Discussão: novembro 15, 2017, 14:0