Otimização topológica de estruturas elásticas 2D via MEC baseada em uma nova abordagem evolucionária.

Abstract

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.