Metaheurística para otimização de forma e dimensão de estruturas mecânicas com restrições de tensões e frequências naturais pelo algoritmo Firefly

Abstract

Neste trabalho são feitos estudos visando a otimização de algumas estruturas mecânicas utili-zando um algorítimo chamado de “Firefly” ou Vaga-lume. O objetivo desse estudo é realizar uma possível redução de massa e eventual mudança de forma e dimensão destas estruturas, respeitando limitações mecânicas do material, restrições de projeto assim como restrições di-nâmicas como as frequências naturais. Os resultados são comparados com outros resultados de algoritmos já existentes na literatura, quando houver. Como resultado para esta análise, mostra-se que o método é, em alguns casos, mais eficiente na otimização dos exemplos apre-sentados que os encontrados na literatura. O trabalho justifica-se pelo fato do algoritmo ser metaheurístico e, portanto facilmente programável. Além do mais o algoritmo não requer a ava-liação de gradientes da função a ser otimizada e possui uma parcela aleatória que o torna ro-busto em problemas de otimização como o é no caso de otimização de forma e dimensão com restrições de tensão e frequências naturais.

This work deals with the optimization of some mechanical structures using a metaheuristic algo-rithm called Firefly Algorithm. This work aims at reducing mass and eventually changing shape and size of such mechanical structures keeping material mechanical strengths and dynamic constraints such as natural frequencies on safe regions. The results are compared with those, when available, from literature that uses other algorithm for the optimization. As result, in some of the analyzed examples it is shown that the algorithm is more efficient than the other methods presented by the literature. This work is justified by the fact that the Firefly algorithm is metaheu-ristic and thus easily programmable. Furthermore, the algorithm does not require gradient eval-uations of the function to be optimized and has a random component that makes it robust against optimization problems likewise the handled problems of shape and size optimization with strengths and natural frequencies constraints.