Navegando por Autor "Almeida, Valério da Silva"

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Estudo de otimização topológica em estruturas 2D considerando a não linearidade geométrica.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Fernandes, Walliston dos Santos; Almeida, Valério da Silva
Atualmente, faz-se necessário o uso de alternativas que melhorem o custo-benefício de estruturas. Vale a pena investir em conhecimento para o uso de técnicas que façam aproveitar ao máximo tudo o que o material tem a nos oferecer, de acordo com a utilidade estrutural da peça e da sua solicitação. A partir dessa necessidade, foi criado o conceito de Otimização Topológica, sendo este um campo de pesquisa da engenharia que tem o objetivo de projetar a topologia ótima de estruturas segundo determinado conjunto de critérios de custo, maximizando ou minimizando certa especificação de projeto. Assim, este trabalho propõe o estudo da otimização topológica de chapas usando dois tipos de elementos finitos triangulares, com o objetivo de investigar a influência da não linearidade geométrica na topologia ótima. Para a otimização é aplicado o método clássico evolucionário, com a introdução de uma suavização, denominado SESO. Ambos elementos finitos triangulares, sendo esses o FFT e o QST, foram estudadas separadamente cada formulação, sendo a primeira aplicada para avaliar a otimização topológica linear e a segunda a não linear. A obtenção do elemento finito QST emprega a formulação posicional e será aplicado junto com o otimizador para avaliação da influência da não linearidade geométrica na topologia ótima, quando comparada com a otimização usando o elemento finito FFT para analise linear. Ambos os elementos foram aplicados nas análises lineares, verificando-se que o elemento QST requer um menor número de iterações, embora demande um maior tempo computacional, do algoritmo de otimização para atingir a mesma topologia ótima. Vários exemplos da literatura são executados com vistas a mostrar as diferenças na topologia ótima final quando se empregam as análises linear e não linear, permitindo verificar a importância de uma análise correta quanto à topologia ótima final. Em paralelo, o trabalho complementa com o desenvolvimento de uma interface computacional na linguagem Borland Delphi para a união de ambas formulações, implementadas na linguagem Fortran e adaptadas para trabalharem em conjunto, a fim de se avaliar os resultados.
Multi-objective topology optimization using the Boundary Element Method.
(2019) Simonetti, Hélio Luiz; Almeida, Valério da Silva; Neves, Francisco de Assis das; Greco, Marcelo
This article aims to explore the application of an evolutionary optimization technique for multi-objective optimization problems using as criteria the minimization of von Mises maximum stress and minimization of the maximum growth of internal structural strain energy. To evaluate the overall effect on the optimal design configuration, due to the removal of inefficient material from the structure by using these two optimization criteria, a goal weighting scheme is adopted, whereby the weight factors emphasize and balance the stress and strain energy criteria. Also considered in this study was the method of the exponentially weighted criterion for multi-objective optimization and the Pareto optimal concept. Thus, a contribution is made to the study of these two methods in the structural optimization procedure using a linear analysis by the Boundary Element Method. Four examples are presented to demonstrate the ability of the proposed method to solve structural design problems using multi-objective optimization.
Optimal strut-and-tie models using smooth evolutionary structural optimization.
(2016) Simonetti, Hélio Luiz; Almeida, Valério da Silva; Oliveira Neto, Luttgardes de; Neves, Francisco de Assis das
O presente artigo apresenta um procedimento numérico para a obtenção de algumas configurações dos modelos clássicos de bielas e tirantes para certas aplicações estruturais. Para isso, faz-se o uso do método dos elementos finitos com o uso de uma formulação em teoria elasto-linear plana para a geração do elemento finito. Esse procedimento de análise é acoplado com um processo de otimização topológica denominado de SESO - Smoothing Evolutionary Structural Optimization. Esse método SESO baseia-se no procedimento de diminuição progressiva da contribuição de rigidez de elementos ineficientes com menores tensões até que ele não tenha mais influência, como se este estivesse em processo de danificação. São avaliados e comparados alguns exemplos de estruturas onde já se conhece a configuração ótima obtida dos modelos clássicos de bielas e tirantes, onde se demonstra a potencialidade da presente formulação para aplicações em estruturas genéricas.
Otimização topológica de estruturas bidimensionais.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Simonetti, Hélio Luiz; Almeida, Valério da Silva
A Otimização Topológica é um método numérico capaz de fornecer, de forma automática, o leiaute de uma estrutura mecânica para que esta atenda um determinado critério de projeto. Assim, este trabalho inicia-se com uma revisão da literatura sobre otimização estrutural procurando familiarizar-se com o tema e suas diversas abordagens. O método estudado baseia-se numa análise de elementos finitos, destacando-se o elemento finito triangular de formulação livre. Neste trabalho, aborda-se o problema de otimização topológica mediante o uso de duas técnicas: o convencional ESO – Evolutionary Structural Optimization; sob critério de tensão máxima da estrutura num processo denominado de “hard-kill”, cuja retirada de material é feita de forma discreta; e uma nova técnica evolucionária desenvolvida neste trabalho denominada de SESO – Smoothing ESO; cuja filosofia, baseou-se na observação de que se o elemento não for realmente necessário à estrutura, naturalmente sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente, até que ele não tenha influência da estrutura, isto é, sua remoção é feita de forma suave. Para investigação e comprovação das técnicas implementadas, foram avaliados exemplos clássicos da elasticidade bidimensional dentro deste contexto, mediante os benchmarks, conforme descritos na literatura sobre este assunto. Durante a investigação foram analisados exemplos como o de peso próprio e alguns problemas da otimização topológica como a formação do “tabuleiro de xadrez” e a “dependência da malha”. Assim, foi implementado um filtro espacial de tensão que associado à técnica SESO, mostrou-se eficiente na eliminação dos mesmos. Ao final são apresentadas as principais conclusões além de sugestões para trabalhos futuros dentro desta área de pesquisa.
Otimização topológica de estruturas elásticas 2D via MEC baseada em uma nova abordagem evolucionária.
(2016) Simonetti, Hélio Luiz; Almeida, Valério da Silva; Neves, Francisco de Assis das; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Leonel, Édison Denner; Greco, Marcelo
Esta tese apresenta uma nova abordagem para Otimização Topológica (OT) em problemas da elasticidade plana, usando o Método dos Elementos de Contorno (MEC). O problema de OT é resolvido com a técnica numérica denominada Evolutionary Structural Optimization (ESO) a qual é acoplada com a formulação do MEC usando campos de tensões iniciais como estratégia para criar as cavidades no domínio na OT. Deste modo, um campo de tensões iniciais é somado às tensões elásticas do problema inicial resultando em tensões nulas, simulando de maneira virtual uma cavidade, evitando assim a introdução de elementos no domínio da estrutura diminuindo sensivelmente o custo computacional. Além disso, o acoplamento ESO-MEC é aplicado na OT com uma técnica simples de criação de sub-regiões em torno de um ponto interno cuja tensão de von Mises atende o critério de remoção. Os resultados apresentados com as metodologias propostas mostraram a independência da malha, a ausência do tabuleiro de xadrez durante o processo iterativo e possuem uma aderência às respostas apresentadas na literatura, mostrando ser capaz de produzir configurações robustas para projetos de engenharia.
Otimização topológica via uma suavização do ESO em problemas da elasticidade plana.
(2010) Simonetti, Hélio Luiz; Neves, Francisco de Assis das; Almeida, Valério da Silva
O artigo aborda a otimização topológica em problemas de elasticidade plana linear considerando a minimização do volume com restrição de tensão e empregando um índice de performance como monitoramento para o encontro da região de ótimo. Utiliza-se para este fim o método clássico da otimização evolucionária estrutural, ou ESO - Evolutionary Structural Optimization. Este procedimento de otimização baseia-se na retirada sistemática e gradativa dos elementos com menores tensões em comparação com a tensão máxima da estrutura, procedimento também conhecido como um processo hard-kill. Propõe-se neste trabalho uma variante do método ESO, denominado de SESO - Smoothing ESO, cuja filosofia se baseou na observação de que, se o elemento não for realmente necessário à estrutura, naturalmente sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente, até que ele não tenha mais influência, isto é, sua remoção é feita de forma suave, atenuando os valores da matriz constitutiva do elemento, como se este estivesse em processo de danificação. Define-se também o índice de performance para o monitoramento deste processo evolucionário suavizado. As aplicações do ESO e do SESO são feitas com o método dos elementos finitos, mas considerando um elemento finito triangular e de alta ordem. Por fim, implementou-se um filtro espacial em termos de controle de tensão, o qual, associado à técnica SESO, se mostrou ser bastante estável e eficiente na eliminação da formação do tabuleiro.
Seleção de topologias ótimas de estruturas elásticas 2D com restriçãode tensão via smooth evolutionary structural optimization.
(2014) Almeida, Valério da Silva; Simonetti, Hélio Luiz; Neves, Francisco de Assis das
Smoothing evolutionary structural optimization for structures with displacement or natural frequency constraints.
(2018) Simonetti, Hélio Luiz; Almeida, Valério da Silva; Neves, Francisco de Assis das
The Smoothing Evolutionary Structural Optimization (SESO) technique was extended to solve 2D elastic problems with constraint of displacements or natural frequencies. At the end of each finite element analysis, a scalar representing the sensitivity due to the removal of an element is calculated. Thus, the elements that have the lowest values are removed from the structure, while the displacements in prescribed locations are kept inside of limits stated or the first frequencies are maximized. The proposed technique proved to be adequate and efficient in the execution of shape and topological optimization.
Topology optimization applied to 2D elasticity problems considering the geometrical nonlinearity.
(2015) Fernandes, Walliston dos Santos; Almeida, Valério da Silva; Neves, Francisco de Assis das; Greco, Marcelo
Topological Optimization (TO) of structures in plane stress state with material elastic-linear behavior, buttaking into consideration the geometrical nonlinearities, was performed and the results are presented herein. For this process, an evolutionary heuristic formulation denominated SESO (Smoothing Evolutionary Structural Optimization) associated with a finite element method was applied. SESO is a variant of the classic evolutionary structural optimization (ESO) method, where a smoothing process is applied in the ‘‘hard-kill’’ process of element removal – that is, their removal is done smoothly, reducing the values of the constitutive matrix of the element as if it were in the process of damage. It has been demonstrated that this non-linear geometric phenomenon clearly influences the final optimized topology when compared to an optimum configuration obtained with the equilibrium equations written at an undeformed position. Some numerical examples from literature are presented in order to show the differences in the final optimal topology when linear and non-linear analyses are used, allowing the verification of the importance of correctly analyzing the final optimum topology and as such, demonstrate the advantages of SESO as a structural optimization method.