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Otimização em dois níveis da orientação e da topologia de cascas laminadas

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Otimização em dois níveis da orientação e da topologia de cascas laminadas

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Título Otimização em dois níveis da orientação e da topologia de cascas laminadas
Autor Souza, Carlos Eduardo de
Orientador Fonseca, Jun Sergio Ono
Co-orientador Marczak, Rogerio Jose
Data 2003
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Assunto Elementos finitos
Estruturas (Engenharia)
Materiais compostos laminados
Mecanica dos solidos
Otimização topológica
Resumo Este trabalho é uma contribuição para o conhecimento de metodologias de projeto de estruturas de material composto, aplicando métodos de otimização estrutural a cascas laminadas e apresentando uma estratégia em dois níveis. No primeiro nível é realizada a minimização da flexibilidade da estrutura, tendo como variável de projeto a orientação de cada lâmina da estrutura. Utiliza-se Programação Linear Seqüencial (SLP) e direção de tensão principal para otimização da orientação. No segundo nível minimiza-se o volume de cada lâmina, usando a flexibilidade total da estrutura como restrição e a densidade relativa como variável de projeto, também através de SLP. Para evitar aparecimento de áreas com densidades intermediárias, utiliza-se um Método de Continuação, dividindo o nível de otimização topológica em duas ou mais etapas. As formulações desenvolvidas permitem a solução de problemas com múltiplos casos de carregamento. Para a solução da equação de equilíbrio de casca laminada, utiliza-se um elemento finito de casca degenerado de oito nós com integração explícita na direção da espessura. A implementação desse elemento é feita de modo a facilitar a obtenção das derivadas da matriz de rigidez, necessárias na linearização das funções objetivo e restrições. Evita-se assim o uso de derivadas numéricas. Resultados para vários tipos de estrutura são apresentados, incluindo comparações entre diferentes carregamentos, condições de contorno, número de lâminas, espessuras, etc. As soluções obtidas, formas de análise e possíveis aplicações são discutidas.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/3986
Arquivos Descrição Formato
000395657.pdf (2.371Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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