Resumo: Com a necessidade de atender com qualidade a crescente demanda por energia eletrica, com poucas interrupcoes e com níıveis de tensao satisfatorios, e tendo em vista as restricoes ambientais existentes, que dificultam a implantacao de novos recursos aos sistemas de transmissao, como linhas, usinas, subestacoes, etc., as empresas de transmissao tem buscado otimizar os recursos existentes, operando os sistemas com menos folga o que, em alguns casos, pode ocasionar pequenas sobrecargas nas linhas. Nas estruturas atuais de operacao, acoes corretivas usualmente aplicadas ao alıvio dos sistemas de transmissao, como alteracoes nos nıveis de geracao e corte de cargas, fazem parte das atribuicoes do operador do sistema e estao fora do escopo de acao das empresas transmissoras que podem, contudo, alterar as condicoes de operacao de seus dispositivos, como transformadores, compensadores, etc. Neste trabalho e apresentada uma proposta para o alıvio de pequenas sobrecargas em redes de transmissao com base no controle do fluxo reativo das linhas. As acoes corretivas sao determinadas com base na linearizacao dos parametros do sistema em torno de seu ponto de operacao inicial, solucionando-se um problema de programacao linear (PL) cuja funcao objetivo a ser minimizada e o produto entre o custo dos servicos de suporte de reativos prestados pelos dispositivos e o desvio do sistema de seu ponto de operacao inicial. Haja vista a grande quantidade de dispositivos instalados no sistema que podem fornecer servicos de suporte de reativos e que problemas relativos a potencia reativa sao solucionados localmente, e possıvel reduzir a quantidade de dispositivos "candidatos" a realizacao das acoes corretivas e, consequentemente, o numero de variaveis e restricoes no PL a ser solucionado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The growing demand for electric power associated with the environmental limitations imposed to the expansion of power systems hamper the installation of new facilities, such as transmission lines, substations and power plants, and leads the transmission companies to optimize the existing resources. In consequence, transmission systems operate closer to their boundaries and small overloads may surge. In the deregulated operating environment, the standard overload relief procedures, based on generation redispatch and load shedding, are in charge of the system operator and cannot be performed by the transmission companies, which can, otherwise, modify the control parameters of the transmission system devices, such as transformers, shunt compensators, etc. An overload relief procedure based on reactive power control applicable to small disturbances is presented in this paper. The corrective actions are determined by linearizing the system parameters around the initial operating point and solving a linear problem (LP), that minimizes the product between the total cost of the reactive power support provided by the devices and the deviation of the system from its initial operating point. Considering that reactive sources are spread over the whole system and the solution for reactive power problems can be found locally, the set of devices to be applied for the corrective actions can be reduced and, consequently, the number of variables and constraints to be added to the LP problem. To accomplish that, linear sensitivity factors which relate the reactive flow variation in the overloaded line to the devices' control parameters are applied and the "n" most effective devices to mitigate the overloads can be determined. In many market structures reactive power support is a mandatory service and, in some cases, it is not remunerated. However, despite the low cost of production of reactive power... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Coorientador: Javier Contreras Sanz / Banca: Percival Bueno Araújo / Banca: Dilson Amancio Alves / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Banca: Madson Cortes de Almeida / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:19:30Z : No. of bitstreams: 1 hoji_es_dr_ilha.pdf: 852924 bytes, checksum: 9b1bcf1d76e563dd1037dc628a5c3e2e (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / PROPG - Programa de Pós-Graduação / Com a necessidade de atender com qualidade a crescente demanda por energia eletrica, com poucas interrupcoes e com níıveis de tensao satisfatorios, e tendo em vista as restricoes ambientais existentes, que dificultam a implantacao de novos recursos aos sistemas de transmissao, como linhas, usinas, subestacoes, etc., as empresas de transmissao tem buscado otimizar os recursos existentes, operando os sistemas com menos folga o que, em alguns casos, pode ocasionar pequenas sobrecargas nas linhas. Nas estruturas atuais de operacao, acoes corretivas usualmente aplicadas ao alıvio dos sistemas de transmissao, como alteracoes nos nıveis de geracao e corte de cargas, fazem parte das atribuicoes do operador do sistema e estao fora do escopo de acao das empresas transmissoras que podem, contudo, alterar as condicoes de operacao de seus dispositivos, como transformadores, compensadores, etc. Neste trabalho e apresentada uma proposta para o alıvio de pequenas sobrecargas em redes de transmissao com base no controle do fluxo reativo das linhas. As acoes corretivas sao determinadas com base na linearizacao dos parametros do sistema em torno de seu ponto de operacao inicial, solucionando-se um problema de programacao linear (PL) cuja funcao objetivo a ser minimizada e o produto entre o custo dos servicos de suporte de reativos prestados pelos dispositivos e o desvio do sistema de seu ponto de operacao inicial. Haja vista a grande quantidade de dispositivos instalados no sistema que podem fornecer servicos de suporte de reativos e que problemas relativos a potencia reativa sao solucionados localmente, e possıvel reduzir a quantidade de dispositivos “candidatos” a realizacao das acoes corretivas e, consequentemente, o numero de variaveis e restricoes no PL a ser solucionado... / The growing demand for electric power associated with the environmental limitations imposed to the expansion of power systems hamper the installation of new facilities, such as transmission lines, substations and power plants, and leads the transmission companies to optimize the existing resources. In consequence, transmission systems operate closer to their boundaries and small overloads may surge. In the deregulated operating environment, the standard overload relief procedures, based on generation redispatch and load shedding, are in charge of the system operator and cannot be performed by the transmission companies, which can, otherwise, modify the control parameters of the transmission system devices, such as transformers, shunt compensators, etc. An overload relief procedure based on reactive power control applicable to small disturbances is presented in this paper. The corrective actions are determined by linearizing the system parameters around the initial operating point and solving a linear problem (LP), that minimizes the product between the total cost of the reactive power support provided by the devices and the deviation of the system from its initial operating point. Considering that reactive sources are spread over the whole system and the solution for reactive power problems can be found locally, the set of devices to be applied for the corrective actions can be reduced and, consequently, the number of variables and constraints to be added to the LP problem. To accomplish that, linear sensitivity factors which relate the reactive flow variation in the overloaded line to the devices’ control parameters are applied and the “n” most effective devices to mitigate the overloads can be determined. In many market structures reactive power support is a mandatory service and, in some cases, it is not remunerated. However, despite the low cost of production of reactive power... (Complete abstract click electronic access below)

[pt] O objetivo deste trabalho é apresentar uma formulação e uma correspondente implementação computacional para otimização de dimensões de estruturas evitando os problemas de instabilidade apresentados pela formulação convencional. Para atingir este objetivo, a formulação utilizada considera os efeitos da não-linearidade geométrica no comportamento da estrutura e inclui uma restrição sobre a carga de colapso. Elementos finitos reticulados planos e a formulação Lagrangiana Atualizada forma utilizados para análise de estruturas com comportamento geometricamente não- linear. As varáveis de projeto são as alturas das seções transversais dos elementos. O método de Newton-Raphson é utilizado acoplado a diferentes estratégias de incremento de carga e de iteração,tais como as que utilizam a restrição do comprimento de arco e as baseadas no controle dos deslocamentos generalizados, que permitem a ultrapassagem de pontos críticos que possam existir ao longo da trajetória de equilíbrio. Os algoritmos de programação matemática utilizados neste trabalho empregam os gradientes da função objetivo e das restrições, que são calculados com base nos gradientes das respostas da estrutura. Partindo-se das equações gerais de equilíbrio válidas para qualquer elemento, foram desenvolvidas expressões analíticas aproximadas que permitem o cálculo das sensibilidades em relação as variáveis de projeto aproveitando as características da análise. / [en] The aim of this work is to present a formulation and corresponding computational implementation for the sizing optimization of structures. To achieve this goal, the formulation considers the structural geometric nonlinear behavior and include a constraint related to the collapse load. Plane frame finite elements and Updated Lagrangian approach are used for the geometric nonlinear analysis. The standard Newton-Raphson method, in connection with different load increment strategies and iteration, such as use the arch length method and strategies based on the control of generalized displacements, which allow the algorithm to transpose the critical points that happen to appear along the equilibrium path. The mathematical programming algorithms applied in this work make use of the gradients of the objective function and of the constraints, which depend on the gradients of the structural response. Starting from general equilibrium equations for the Update Lagrangian approach, valid for any finite element, approximate analytical expressions for the sensitivity analysis whit respect of design variables were developed taking advantage of the structural characteristics.

[pt] No Brasil, os riscos à saúde humana resultantes da exposição a compostos químicos vêm sendo abordados há poucos anos. Em 2009 foi publicada a Resolução CONAMA 420 que deu início à regulamentação desta prática e em 2013 o procedimento de avaliação de riscos à saúde humana em áreas contaminadas foi normatizado através da NBR 16209. Esta dissertação apresenta um estudo de avaliação de risco à saúde humana a partir de um estudo de caso de uma área contaminada com hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), considerando a exposição de futuros trabalhadores da área. Diante dos resultados obtidos foi realizada uma análise de sensibilidade dos parâmetros do meio físico da área de estudo para que fosse possível determinar e recomendar quais devem ser melhor investigados em estudos de áreas contaminadas com HPAs. Os resultados de risco à saúde humana mostraram que a rota de exposição mais crítica para o estudo de caso é a inalação de vapores em ambientes fechados, devido à ocorrência de compostos de baixo peso molecular, como o naftaleno. A análise de sensibilidade mostrou que o parâmetro do meio físico que exerceu maior influência nos resultados de risco à saúde humana foi a fração de carbono orgânico (FOC). Quanto maior a FOC menor foi o risco por inalação em ambientes abertos, fechados ou contato direto com a água subterrânea. / [en] In Brazil, the risks to human health from exposure to chemical compounds have been discussed since few years ago. In 2009 federal resolution CONAMA 420 was published, starting the regulation of this practice, and in 2013 the procedure of human health risk assessment (HHRA) in contaminated areas was regulated by the Brazilian Regulatory Standard (NBR) 16209. This dissertation presents a HHRA for a case study of an area contaminated with Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), considering the exposure of future workers in the area. Based on the results a sensitivity analysis of the soil physical parameters of the study area was performed to determine and recommend which of the parameters should be further investigated in studies of areas contaminated with PAHs. The results of the HHRA showed that the most critical exposure pathway to case study is the inhalation of indoor air due to the occurrence of low molecular weight compounds such as naphthalene. The sensitivity analysis showed that the soil physical parameter that had greater influence on the risk results was the fraction of organic carbon (FOC). The higher the FOC the lower was the risk for inhalation in outdoor spaces, enclosed spaces or direct contact with groundwater.

[pt] O contínuo processo de transformação do mercado faz com que as empresas não pensem unicamente em si mesmas, mas em toda a cadeia de suprimentos, na qual estão inseridas. Atualmente, a principal meta é a redução dos seus diversos custos de distribuição, fazendo uso de novas tecnologias ou melhores sistemas, sem esquecer de manter ou melhorar o seu nível de serviço. Este trabalho considera um sistema de distribuição física constituído por um centro de distribuição (CD) e 44 furgões. A partir do CD os furgões atendem diariamente todos os clientes situados na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Nesta dissertação serão examinadas algumas propostas de configuração da rede de distribuição porta-a-porta de uma grande empresa industrial, na Região Metropolitana do Rio de Janeiro, para se chegar a menores custos, desperdícios e maior eficiência. O sistema atual é avaliado e diversas configurações de modificação na estrutura do sistema são examinadas, incluindo a colocação de um ou mais depósitos regionalizados, dentro da Região Metropolitana do Rio de Janeiro, auxiliando o depósito central (CD Principal), de modo a reduzir as distâncias percorridas, reduzir a frota e melhorar o atendimento aos clientes. Após a montagem das configurações, são feitas três análises para examinar as variações dos custos logísticos, dependendo da evolução da demanda e de congestionamentos resultantes nas vias da Região Metropolitana. O trabalho conclui mostrando que o aumento de custos das estruturas propostas, com mais um único depósito avançado, pode ser recompensado com ganhos operacionais e mercadológicos. A consideração de cenários futuros, com maiores custos de combustíveis e maiores congestionamentos reforça a proposta, sem chegar a viabilizar a proliferação dos depósitos avançados. / [en] The continuous process of transformation of the market forces the companies to think not only on themselves, but on the whole supply chain, in which they are inserted. Currently, the main goal is the reduction of their diverse costs of distribution, making use of new technologies or better systems, without forgetting to keep or improving its level of service. This study considers a physical distribution system that operates with one distribution center (DC) and 44 small trucks. Departing everyday from the DC the trucks supply all customers that belong to the Metropolitan Region of Rio de Janeiro. In this thesis some proposals for the door-to-door configuration of the distribution network of a great industrial company will be examined, in the Metropolitan Area of Rio de Janeiro, to reach lower costs, less waste and greater efficiency. The current system is evaluated and diverse configurations of modification in the system`s structure are examined, including the introduction of one or more deposits, in the Metropolitan Area, assisting the central deposit, in order to reduce the traveled distances, to reduce the fleet and to improve the customer`s attendance. After the assembly of the configurations, and considering various scenarios of evolution of demand and increase of traffic congestion, analyses are made to examine the variations of the logistics costs. The thesis goes to showing that the increase in the costs of an additional advanced warehouse, can be paid with operational and marketing profits. The consideration of future scenarios with larger fuel costs and more dramatic traffic congestion shall reinforce the proposal of one warehouse but yet do not recommend the proliferation of them.

[pt] O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo para simulação dos custos de implantação e operação de um sistema de cogeração operando em paralelo com um sistema de geração de energia elétrica fotovoltaica e com a rede de energia elétrica da concessionária distribuidora com base nos consumos médios horários mensais de energia elétrica e térmica para condicionamento de ar. O modelo contém um pequeno banco de dados com as especificações técnicas dos principais componentes do sistema para seu dimensionamento e para a realização dos cálculos energéticos em função das demandas médias horárias mensais do consumidor com o objetivo de determinar os custos de operação médios horários mensais do sistema e, consequentemente, dos custos de operação médios anuais. Simulou-se o caso hipotético de um shopping center na cidade do Rio de Janeiro com área total construída de 75.000 metros quadrados divididos em 03 andares, estimando sua curva de demanda de energia elétrica e de energia térmica para condicionamento do ar. Os resultados da simulação mostram que o sistema simulado apresenta viabilidade econômica pela economia gerada com a redução dos custos em diversos cenários simulados, fornecendo subsídios técnicos e econômicos para a tomada de decisão do consumidor para a realização do investimento no sistema de cogeração e de energia fotovoltaica em paralelo com a rede de energia elétrica como autoprodutor. / [en] This work aimed at the development of a simulation model of performance and costs of a cogeneration system working in parallel of a photovoltaic generation plant and the energy grid based on average monthly hourly demand profiles of electric energy and cooling energy as chilled water. The model contains a small database with the technical specifications of the major system components for your design and to do the energy calculations based on the average monthly hourly demand profiles in order to determine the hourly average operating costs of the system and the average annual operating costs. A hypothetical case of a shopping mall situated in the city of Rio de Janeiro with 75,000 square meters as total built área was simulated and its average hourly demand profile of electricity and termal energy as chilled water was estimated. The results showed that the savings generated by the reduction of costs of the simulated system is economically feasible for various simulated scenarios.The model results provide grants for technical and economic decision of the consumer to make investment in cogeneration cogeneration system and photovoltaic plants operating in parallel of the energy grid as self producer.

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Resumo: Apresenta-se um modelo matemático, baseado na análise de sensibilidade, para a realização de controle de segurança dinâmica para a melhoria da estabilidade transitória de sistemas elétricos de potência. O controle de segurança dinâmica implementado consiste na alteração da impe-dância do sistema elétrico pela retirada/inclusão de linhas de transmissão. A proposta consiste em determinar um modelo de sensibilidade da margem de segurança do sistema em relação à admitância (impedância) do elemento considerado. Deste modo, pode-se estimar o impacto que as alterações no sistema de transmissão podem causar sobre a estabilidade transitória do sistema. Com as devidas adaptações, os resultados aqui apresentados podem ser estendidos para o caso do uso de dispositivos FACTS. A análise da estabilidade é realizada, via uso do conceito de sensibilidade da margem de segurança do sistema, que é determinada pelo Méto-do Direto de Lyapunov, por meio da função de energia total do sistema. Trata-se de um resul-tado que visa dar maior suporte ferramental aos planejadores e aos operadores dos sistemas de energia elétrica. Visando ilustrar os resultados auferidos com a aplicação do modelo proposto, são apresentados os resultados via simulações considerando-se dois sistemas de energia elétri-ca (sistema de 9 barras / sistema clássico Anderson & Fouad, e uma versão do sistema sul bra-sileiro). / Abstract: This work presents a mathematical model based on sensitivity analysis for the implementation of Security Dynamic Control for improvement of transient stability of electric power systems. The Security Dynamic Control performed corresponds to system impedance change by out-put/input of transmission lines (TL’s). The propose aims to determine a sensitivity model for the security margin of the system in relation to the impedance (susceptance) of the considered element. Thus, it is possible estimate the influence of TL’s on transient stability. Considering adaptations and some simplifications, the results obtained with this proposal can be used for FACTS devices. The stability analysis is achieved using the Security Margin concept deter-mined by the direct Lyapunov (energy) method; it is a supporting tool to the planners and op-erators of electric power systems. In order to illustrate the results obtained with the application of the proposed model, the simulation results are presented considering two electric power systems (9-bus system / Anderson & Fouad classic system, and one version of the South Bra-zilian system). / Doutor

[pt] Esta dissertação tem como objetivo principal estudar o comportamento mecânico de um túnel, especificamente avaliando a degradação do maciço rochoso escavado de gnaisse ao longo do tempo, como se tem na região Sudeste do Rio de Janeiro. A maior cobertura da escavação subterrânea atinge a uma profundidade de 300m., com o um grau de alteração dos minerais da rocha escavada, seccionada por três famílias de descontinuidades que são de maior importância geológica com o potencial risco ao desabamento. Além disso, se avaliaram os cenários, em condições muito persistentes e moderadamente persistentes, com a finalidade de observar sua influência na estabilidade do túnel. Também foi avaliado o comportamento do maciço para três cenários de tensões in situ, K0= 1 (Condições Hidrostáticas), K0= 0.5 e K0= 1.5. Nas análises foram considerados a escavação com e sem elementos de suporte. Os suportes do maciço rochoso nas análises foram com concreto projetado com fibras metálicas (CPRF), reforço de cabos e a mistura dos dois. A análise numérica bidimensional da estabilidade da escavação, para os diferentes casos mencionados, foi feita utilizando o Método dos Elementos Discretos (MED), através do software comercial UDEC (Itasca, 2011). Nas análises dos mecanismos de ruptura com valores de deslocamentos cisalhantes máximos, foi observado que os efeitos do comportamento cisalhante do maciço são maiores na medida em que o ângulo de atrito vai diminuindo, tendo uma importante incidência na sua estabilidade o grau de persistência. Estes resultados mostram índices capazes de prever o comportamento de instabilidade da escavação para estes casos desenvolvidos. / [en] This thesis has the main objective to study the mechanical behavior of a tunnel, specifically assessing the degradation of gneiss rock mass excavated over time, as it has in the South-east region of Rio de Janeiro. The cover of the underground excavation reaches the depth of 300m. with a degree of alteration of minerals of the excavated rock, sectioned by three families of discontinuities that are of most geological importance with the potential risk of collapse. Moreover, scenarios are evaluated in conditions very persistent and moderately with the purpose of observing their influence on the stability of the tunnel. It was also rated the rock mass behavior for three scenarios of in situ stresses, K0= 1 (Conditions Hydrostatic), K0= 0.5 and K0= 1.5. In the analysis were considering the excavation with and without support elements. The supports of the rock mass in the analysis were with shotcrete with steel fibers (CPRF), reinforcement cable bolts and mixing the two. Two-dimensional numerical analysis of the stability of the excavation for the different cases mentioned was made using the Method of Discrete Elements (DEM) through the commercial software UDEC (Itasca, 2011). In the analysis of failure mechanisms with maximum shear displacement values, it was observed that the effects of mass shear behavior are larger in as far as than the friction angle decreases, with an important effect on their stability the degree of persistence. These results show indexes able to predict the behavior of instability of the excavation for these cases developed.

[pt] Estruturas treliçadas espaciais são arranjos geométricos de barras amplamente utilizados em coberturas de edificações. Diversos fatores favorecem o seu uso, tais como a capacidade de vencer grandes vãos e a facilidade em assumir diversas formas. A busca pela geometria ótima é um objetivo importante no projeto de estruturas, onde o interesse principal é minimizar o custo da estrutura. O objetivo deste trabalho é apresentar um sistema computacional capaz de minimizar o peso de estruturas treliçadas cuja geometria é definida por curvas de Bézier. Portanto, os pontos de controle das curvas de Bézier são utilizados como variáveis de projeto. As áreas das seções transversais das barras e a altura da treliça também são consideradas como variáveis de projeto e restrições sobre a tensão de escoamento e a tensão crítica de Euler são impostas no problema de otimização. A estrutura é analisada por meio do método dos elementos finitos considerando a hipótese do comportamento linear físico e geométrico. Os algoritmos de otimização usados neste trabalho utilizam o gradiente da função objetivo e das restrições em relação às variáveis de projeto. O sistema computacional desenvolvido neste trabalho foi escrito em linguagem MATLAB e conta com uma integração com o SAP2000 por meio da OAPI (Open Application Programming Interface). Os resultados numéricos obtidos demonstram a eficiência e a aplicabilidade deste sistema. / [en] Spatial truss structures are geometrical arrangements of bars widely used in building roofs. Several factors favor their use, such as the ability to overcome large spans and the capability of assuming a variety of configurations. The search for optimal geometry is an important goal in the design of structures, where the main interest is to minimize the cost of the structure. The objective of this work is to present a computational system capable of minimizing the weight of truss structures whose geometry is defined by Bézier curves. Therefore, the control points of the Bézier curves are used as design variables. The cross-sectional areas of the bars and the truss height are also considered as design variables and constraints on the yield stress and Euler critical stress are imposed on the optimization problem. The structure is analyzed using truss elements considering the physical and geometric linear behavior. The optimization algorithms used in this work require the gradient of the objective function and constraints with respect to the design variables. The computational system developed in this work was written in MATLAB and has an integration with SAP2000 through the OAPI (Open Application Programming Interface). The obtained numerical results demonstrate the efficiency and applicability of the developed system.

[pt] Em muitos problemas de engenharia, e.g., no projeto de próteses biomédicas flexíveis ou em dispositivos de absorção de energia, estruturas sofrem grandes deslocamentos. Nestes casos, a não linearidade geométrica deve ser levada em conta na resposta estrutural. Contudo, algoritmos de otimização topológica considerando não linearidades, e modelados segundo o método de elementos finitos, sofrem instabilidades numéricas causadas por distorções excessivas nas regiões de baixa densidade dentro do domínio de projeto. Em particular, a matriz de rigidez pode não ser positiva definida comprometendo a convergência do processo de otimização. Esta dissertação visa estudar um esquema de interpolação entre as formulações lineares e não lineares de elementos finitos para aliviar tais distorções. Em cada etapa da otimização, para determinar a configuração de equilíbrio, o sistema de equações não-lineares é resolvido pelo procedimento de Newton-Raphson. Utilizando-se das informações dos gradientes calculadas através do método adjunto, o Método das Assíntotas Móveis é empregado para atualizar as variáveis de projeto. Por meio de problemas de referência considerando grandes deslocamentos, são demonstradas a eficácia e a eficiência deste esquema de interpolação. Mais especificamente, as topologias otimizadas estão de acordo com aquelas obtidas na literatura e exibem a dependência esperada em relação ao nível de carga. O esquema de interpolação em estudo desempenha papel crucial na solução de problemas não lineares em níveis elevados de carga, permitindo que a rotina de otimização convirja e se obtenha a distribuição de material ótima. / [en] In many engineering problems, e.g., design of flexible biomedical prostheses or energy absorption devices, structures undergo large displacements. In those problems, the structural response must take into account the geometric nonlinearity. However, topology optimization algorithms regarding nonlinearities, and based on the finite element method, typically suffer from numerical instabilities caused by excessive distortions of low-density regions within the design domain. In particular, the stiffness matrix may be no longer positive definite, which can jeopardize the convergence of the optimization process. This thesis aims to study an interpolation scheme between linear and nonlinear finite element formultation to alleviate this convergence issue. At each step of the optimization, the nonlinear state equation is solved by the Newton-Raphson procedure to determine the equilibrium configuration. Making use of the gradient information computed from the adjoint method, the Method of Moving Asymptotes is employed to update the design variables. Through several benchmark problems considering large displacements, it is demonstrated the effectiveness and efficiency of this interpolation scheme. More specifically, the optimized designs are in agreement with those obtained in the literature and exhibit correct load-level dependence. The investigated interpolation scheme plays a crucial role in the solution of nonlinear problems with high load levels, allowing the optimization routine to converge and to obtain the optimal material arrangement.