Orientador : Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:27:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pizzirani_Flavia_M.pdf: 4503656 bytes, checksum: a407de1aec0b2f2a0bee54c8d2dc0390 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação sobre a aplicação de Algoritmos Genéticos em otimização estrutural. A otimização topológica de estruturas reticuladas e de problemas de estado plano de tensões é realizada usando-se Algoritmos Genéticos. Os Algoritmos Genéticos são mecanismos de busca baseados na teoria da Seleção Natural de Charles Darwin e nos mecanismos da genética. Estes algoritmos trabalham com uma população de possíveis soluções que evoluem de acordo com operadores genéticos probabilísticos. Neste trabalho faz-se uma revisão bibliográfica sobre o uso dos Algoritmos Genéticos aplicados ao problema de otimização topológica. Realiza-se uma modelagem clássica em elementos finitos para análise linear estática das estruturas que serve de base para avaliar as funções de fitness do problema. O algoritmo implementado é baseado em uma codificação binária, que permite descrever a presença ou ausência de material em um determinado espaço de trabalho. O problema de minimização de massa, sujeito a restrições mecânicas de deslocamento e tensões máximas é resolvido usando-se um esquema de penalidades. São estudados vários parâmetros do algoritmo, tais como, repetibilidade, esquemas de penalização e tipos de crossover. No decorrer do trabalho são apresentados exemplos e ao final estão as conclusões e sugestões para trabalhos futuros na área / Abstract: This work presents an investigation about the aplication of Genetic Algorithms in structural optimization. The topological optimization of trusses and bidimensional elasticity problems is carried out using Genetic Algorithms. The Genetic Algorithms are search mechanisms based on Charles Darwin's Natural Selection Theory and in genetic mechanisms. These algorithms work with a population of possible solutions that evolve based on probabilistic genetic operators. In this work a bibliographical review about the use of Genetic Algorithms applied to the problem of topological optimization. A linear static analysis is done with the Finite Element Method for modelling structures. This analisys serves as a basis to evaluate the fitness functions of the problem. The implemented algorithm is based on a binary codification that allows describe the presence or absence of material in a determined workspace. The minimization of mass problem, when subjected to mechanical restrictions of displacement and maximum tensions, is decided using a scheme of penalties. Some parameters of the algorithm, such as repeatability, projects of penalization and types of crossover, are studied. In elapsing of the work some examples are presented and in the end some conclusions and suggestions for future works in the area are given / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Isaias Vizotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-25T10:45:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SedanoTapia_MiguelAngel_M.pdf: 5792195 bytes, checksum: a12ad36b93a81dff59c8b9493e65fe78 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: : O presente trabalho tem como objetivo a geração de formas livres de estruturas em casca, utilizando-se um programa gráfico denominado MTOOL para o desenho inicial das malhas planas de elementos finitos. O programa também fornece a discretização da malha de elementos finitos, sendo que o arquivo de saída deste programa é feito em fornato neutro (ver apêndice B). Depois, a partir do modelo computacional desenvolvido por Vizotto (1993), procede-se a geração das geometrias de diferentes formas livres de estruturas em casca, concentrando-se neste trabalho em formas de grande interesse em Engenharia Civil, cascas com projeção em plantas quadradas, com e sem domo. O programa desenvolvido por Vizotto fornece um arquivo de saída que é lido pelo programa de análise numérica ANSYS. As geometrias obtidas para estruturas em casca de formas livres são aquelas em que os estados ideais de tensões são de compressão pura para as principais solicitações atuantes. Para as outras solicitações secundárias, é desejável que ocorra o mínimo possível de flexão das cascas, uma vez que o estado ideal, que é a ausência de flexão para todos os carregamentos, é praticamente impossível. Deste modo é possível projetar formas livres e esbeltas de estruturas em casca para coberturas, com quaisquer formatos na projeção horizontal e que, em essência, possuam um comportamento aproximado de acordo com a Teoria de Membrana. ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The present work has as objective the generation of free form shelI structures, being used a denominated graphic program MTOOL for the initial drawing of the plane meshes of finite elements. The program also supplies the discretize of the mesh of finite elements, and the file of exit of this program is made in neutral format. Then, the starting froro the model computacional developed by Vizotto (1993), proceeded the generation of the geometries in different free form shelIs structures, concentrating on this work in forms of great interest in Civil Engineering, peels with projection in square plants, with and without dome. The program developed by Vizotto supplies an exit file that is read by the program o numeric analysis ANSYS. The geometries obtained for structures in free form shelIs are those in that the ideal states of tensions are of pure compression for the main solicitations atuantes. For the other secondary solicitations, it is desirable that happens the possible minimum of bending load of the peels, once the ideal state, that it is the bending load absence for alI the shipments, it is practicalIy impossible. This way it is possible to project free fonns and slender of structures in shell for coverings, with any fonnats in the horizontal projection and that, in essence, possess a behavior approached in agreement with the Theory of Membrane. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Barbara Janet Teruel Mederos, Roberto Funes Abrahão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-08T02:04:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SalazarChacon_NeilFernando_M.pdf: 1380961 bytes, checksum: da7eea90033285a7e1733b3db5b11ab4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No Brasil as perdas de produtos hortícolas são significativas e dentre as principais causas cita-se o uso de caixas inadequadas e a ausência da cadeia do frio. As caixas para produtos hortícolas disponíveis no mercado, em sua maioria, são desenvolvidas de forma empírica, sem atender às exigências estruturais e área efetiva de aberturas, para facilitar a troca de calor e ventilação. Este trabalho propõe um método de projeto de caixas para mangas (Mangifera Indica L.), baseado em simulação computacional, otimização e validação experimental, buscando minimizar o volume de material construtivo das caixas (madeira de reflorestamento Pinnus Elliotti), associado a aspectos estruturais, ergonômicos e distribuição da área efetiva de aberturas. Foram projetados e construídos três protótipos de caixas, de ripas retas com diferentes configurações e área efetiva de aberturas (54% e 36%). A eficiência do resfriamento das mangas (variedade Tommy Atkins) foi avaliada através da determinação do tempo de resfriamento de 6 kg de frutas, acondicionadas nos três modelos desenvolvidos, e submetidas ao resfriamento rápido num sistema com ar forçado e duas vazões de ar (0,22 m3 s- 1 e 0,43 m3 s-1), a uma temperatura de 6ºC e umidade relativa média de 85±2,1%. O tempo de resfriamento das frutas também foi determinado quando a mesma quantidade foi condicionada nas caixas de papelão usadas comercialmente (7% e 0% de área efetiva de abertura). Foi aplicado o Método dos Elementos Finitos implementado no programa ANSYS, para o dimensionamento e otimização estrutural do modelo com o melhor comportamento com relação ao resfriamento. Todas caixas de madeira contendo frutas foram submetidas a ensaios de vibração, por um período de duas horas e uma freqüência de 20 Hz. Não houve diferença significativa no meio tempo de resfriamento dos frutos acondicionados nas caixas de madeira (38,00±1,70 min), no entanto na comparação com as caixas de papelão a diferença foi significativa (82,74±29,58 min). O modelo escolhido para a otimização estrutural possuía 36% de área efetiva de aberturas e duas ripas laterais. Após a otimização a diminuição de volume total de material foi de 60% e a redução da seção transversal das colunas da ordem de 83%, com relação às condições iniciais de projeto. Não houve indícios de danos mecânicos nas frutas depois de submetidas à vibração. A simulação computacional para o estudo estrutural, acoplada a algoritmos de otimização, pode ser usada como ferramenta de apoio para desenvolver projetos de caixas de madeira, com grande aproximação, atendendo a critérios geométricos, ergonômicos e térmicos / Abstract: Horticulture product losses in Brazil are significant and among the main causes for this are the use of inappropriate boxes and the absence of the cold chain. Most of the boxes available in the market for horticulture products are developed empirically without satisfying structural demands and the openings effective area for to facilitate the exchange of heat and ventilation. This study proposes a project method for mango boxes (Mangifera Indica L.) based on computer simulations, optimization and experimental validation, seeking to minimize the amount of construction material for the boxes (reforestation wood - Pinnus Elliotti) associated with structural and ergonomic aspects and the openings effective area. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and openings effective area (54% and 36%). The cooling efficiency the mango (Tommy Atkins variety) was evaluated by determining the cooling time for 6 kg of fruit packed in the three different models and submitted to cooling in a forced-air system and two air flows (0.22 m3 s- 1 and 0.43 m3 s-1), at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85±2.1%. Fruit cooling time was also determined when the same amount was packed in the commercially used cardboard boxes (7% and 0% of openings effective area). The Finite Element Method was applied, implemented in the ANSYS program, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for a two hour period at a frequency of 20 Hz. There was no significant difference in average cooling time for fruit packed in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, the difference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). The model chosen for structural optimization had a 36% openings effective area and two side laths. After optimization, the reduction in total volume of material was 60% and the reduction in the cross section for columns was about 83% compared to the project¿s initial conditions. There was no indication of mechanical damage in the fruit after it underwent vibration testing. Computer simulations for the structural study, together with optimization algorithms, can be used as an effective support tool to develop projects for wooden boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria / Mestrado / Tecnologia Pós-Colheita / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientadores : Renato Pavanello, Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JulioAntonioBeltramida_M.pdf: 4794106 bytes, checksum: c3af5b2ce912ae5c501855a999bd615b (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação sobre um método de otimização topológica aplicado à síntese estrutural. O método estudado é fundamentado em uma seqüencia evolucionária, sendo denominado "Método de Otimização Estrutural Evolucionário". Concentra-se em três critérios de projeto: critério em tensão local, critério da rigidez estrutural e vários critérios baseados nas freqüências naturais. Inicialmente faz-se uma revisão da literatura sobre os métodos de otimização estrutural procurando familiarizar-se com o tema e suas diversas abordagens. O método estudado baseia-se em análises estruturais por elementos finitos. Assim, uma modelagem clássica em elementos finitos para análises lineares estática e dinâmica de meios contínuos é realizada, conjuntamente com a formulação para o elemento quadrilateral bi-dimensional. O método evolucionário de otimização estrutural é apresentado junto com a formulação para os três critérios de projeto avaliados. Na seqüência, apresentase uma introdução à Programação Orientada a Objetos, que foi utilizada na implementação da otimização estrutural tendo como linguagem o C++. Para a investigação do método foram escolhidos: exemplos de otimização comuns na literatura no sentido de comprovaçã.o do método, exemplos analisados pelos autores do método para a validação da implementação computacional, bem como análises específicas deste trabalho. Ao final, são apresentadas as principais conclusões além de sugestões para trabalhos futuros dentro desta área de pesquisa / Abstract: This work presents an investigation about a structural topologic optimization. The method studied is based on an evolutionary sequence and it is called "Evolutionary Structural Optimization Method ". The three design criteria investigated are: stress local leveI, stiffness or displacement constraints, and natural frequency. The studies start with a research about the optimization methods in order to familiarize with the theme and its approaches. Because the method is based in a structural finite element analysis, it is shown a classic two-dimensional model of finite element in static and dynamic analysis. Then, the Evolutionary Structural Optimization Method and the design criteria are presented. Next, an introduction to Object Oriented Programming is presented because the optimization method was implemented in the language C++ Many examples are presented to validate the evolutionary method, such as classic optimization problems, the method's author examples and some specific analyses. Finally, the main conclusions about this work are presented and some suggestions about future investigations are proposed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Apresenta-se neste trabalho um processo de busca da solução de mínimo peso, para estruturas de aço treliçadas planas utilizando-se seções formadas por perfis comerciais comuns, dimensionadas segundo a norma brasileira para projeto e execução de estruturas de aço de edifícios. Como base do processo de otimização foi utilizado o método do gradiente inteiro, alterando-se alguns critérios, no sentido de melhorar o desempenho e levar em conta a relação não linear entre as características geométricas dos perfis. São abordados os conceitos matemáticos básicos envolvidos no processo de otimização, os de análise de estruturas treliçadas planas, bem como a formulação para o dimensionamento de barras sujeitas a tração ou compressão. São apresentadas ainda as listagens dos programas envolvidos no processo e também exemplos de aplicação para demonstrar a eficácia dos procedimentos utilizados. / This work presents a process to find a least weight solution for two-dimensional trusses composed of available steel sections, according to brazilian code for design and constructions or steel buildings structures. The optimization process is based on the method of integer gradient directions. Some modifications were introduced in order to improve the algorithm and take into account the non-linear relationship between geometric characteristics for steel cross-section. It is also presented the basic concepts of mathematics optimization to design two-dimensional trusses, as well as the formulation for designing members in tension or compression. The program listing used in this process is also presented, as well as some examples, to demostrate the efficacy of the process.

Desenvolvimento de uma rotina computacional para otimizar o pré-dimensionamento de edifícios em concreto armado, tratados simplificadamente como pórticos planos. Os softwares comerciais utilizados pelos escritórios de engenharia para o cálculo de estruturas partem do pré-dimensionamento, sendo esta etapa essencial ainda realizada geralmente a partir da experiência e intuição do projetista, por métodos de tentativa e erro. Apesar de que pequenos erros cometidos nesta fase serão corrigidos durante o dimensionamento, esse processo geralmente não leva à solução mais econômica, visto que podem existir diversas soluções de estruturas que atendam às condições de segurança exigidas pelas Normas e há pouco tempo para o engenheiro escolher, por meio de uma análise, a que lhe parecer ser a mais econômica. A otimização matemática é então utilizada como uma ferramenta de auxílio ao engenheiro para a determinação do projeto mais econômico, sendo que o prédimensionamento passa a ser feito utilizando técnicas matemáticas de avaliação das variáveis e restrições incluídas no projeto. A partir do posicionamento dos elementos e dos valores limites para as variáveis envolvidas, utilizando o método de programação quadrática sucessiva para resolver o problema geral de programação não-linear, aplica-se uma função de mínimo custo para a seção transversal das vigas e dos pilares, obtendo-se uma solução de mínimo custo para a estrutura estudada / A computational routine developed to optimize the first draft design of reinforced concrete buildings, approximated by plane frames. The commercial softwares used by the engineering offices for structural design is usually based in a first draft design, being this essential stage still accomplished by the engineer´s experience and intuition, using attempt and error methods. Although small mistakes made in this phase will be corrected during the design, that process doesn't guarantee the most economic solution, because there are several structural solutions that assists to Code’s safety conditions and there is little time for the engineer to choose, through an analysis, the one that seems to be the most economic. The mathematical optimization is used to assist the engineer to establish the cheapest structure, and the first draft design becomes made by mathematic techniques of evaluation of the project’s variables and restrictions. Based on the elements location and the set values for the involved variables, solving the general nonlinear programming problem using the successive quadratic programming algorithm and a user-supplied gradient, a function of minimum cost is applied for the beams and columns cross section, obtaining a solution of minimum cost for the structure under analysis

É cada vez mais curto o tempo que um engenheiro tem para desenvolver adequadamente os projetos. Com prazos cada vez menores para a concepção, o pré-dimensionamento das estruturas é, geralmente, definido com base em projetos desenvolvidos anteriormente e, essa estrutura assim concebida, é processada de modo a verificar o atendimento aos requisitos de segurança. Dessa forma, uma vez atendidos esses requisitos, dificilmente o grau de economia encontrado é verificado, uma vez que o projeto precisa ser entregue no prazo acordado. Os procedimentos automatizados de otimização de estruturas se inserem neste contexto para possibilitar uma agilidade no processo de se encontrar, entre as soluções possíveis, aquela que vai levar a uma estrutura mais econômica. Além de auxiliar na definição das dimensões dos elementos estruturais, o processo de otimização pode indicar ao projetista partes da estrutura que necessitam de uma maior atenção, de forma a se obter a economia desejada. Neste trabalho é apresentado um procedimento para otimizar o pré-dimensionamento de edifícios em concreto armado, tratados simplificadamente como pórticos planos. A partir do posicionamento dos elementos e dos valores limites para as variáveis envolvidas, utilizando um método de aproximações combinadas, é aplicada uma função de mínimo custo para a seção transversal das vigas e dos pilares, obtendo-se uma solução de mínimo custo para a estrutura estudada. / Engineers have nowadays considerably less time to adequately develop their projects than in the past. Because of increasingly shorter deadlines for project conception, the first draft design of the structures is usually defined based on previously developed projects, aiming evidently to assure all safety requisites. While the focus is on meeting the agreed deadlines and the aforementioned safety requisites, it is rare that we effectively address the issue of economic savings. In this context, we hereby present automated procedures for structures optimization in which the main goal is to yield tothe least-cost-solutions from a economical perspective, meeting short deadlines and all safety requisites. Besides helping in the definition of the dimensions of the structural elements, the optimization process allows the designer to have a clear vision of the critical structural parts, in order to obtain the desired economical savings/gains. We hereby present a procedure to optimize the first draft design of reinforced concrete buildings, approximated by plane frames. Based on the elements positioning and the set values for the involved variables, and by utilizing a method of combined approximations, it is applied a function for least cost beams and columns cross-section, obtaining the least cost solution for the structure under analysis.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:26Z No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-10-07T15:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T15:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEduardoKrempserDaSilva.pdf: 3216403 bytes, checksum: 1c9a6669bd66c6ab34913d087cb25175 (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In several situations, discontinuities and di_culties in the use of derivatives, as well as the presence of discrete or mixed design variables make the application of classic optimization methods less attractive. These dificulties suggest the application of population-based metaheuristics, and specially those with natural inspiration. Among them, we are interested in the so called Diferential Evolution (DE), which has obtained good results in the literature. Despite of the quality of solutions obtained by DE in several optimization problems, DE cannot be used when the solution evaluation involves a computational expensive simulation. Therefore, even considering the continuous improvement of computational power in recent decades with a cost reduction, the application of metaheuristics such as DE, is deficient in the mentioned cases due to the large number of evaluations/simulations required to obtain a solution. In this context, the application of metamodels, or surrogate models, together with metaheuristics has received a growing attention of researchers of several areas. The metamodels generate a computational model which is simpler to be used in parts of the optimization process, replacing the original model. Its construction is based in previously obtained simulation results during the current optimization process. This work presents a new application strategy of metamodels within DE, which allows for computational cost reduction, besides providing a mechanism to alleviate the user of the variant parameter definition, one of most important definitions in DE. The work presents also an evaluation of di_erent local approximation models used as metamodel in the proposed scheme. Finally, some improvements are proposed by means of Design of Experiments (DoE) techniques and the adaptive selection of metamodel parameters; the DoE are applied aiming for the best way to select the next points to be evaluation and, consequently, generating a better final solution with a lower cost. The other proposed use of Adaptive Operator Selection mechanism is to select the number of radial basis used in the Radial Basis Function Networks applied as metamodel. / Em várias situações de interesse, descontinuidades e dificuldades severas no uso de derivadas, bem como variáveis de projeto discretas ou mistas tornam a aplicação de métodos clássicos de otimização pouco atraentes. Essas dificuldades sugerem o emprego de meta-heurísticas populacionais, em especial as de inspiração natural. Dentre estas estamos interessados na chamada Evolução Diferencial (DE), que tem apresentado bons resultados na literatura. Apesar da qualidade das soluções obtidas pela aplicação da DE nos mais diversos problemas de otimização, seu uso mostra-se proibitivo quando a avaliacão de uma solução candidata envolve uma simulação computacionalmente cara. Portanto, mesmo considerando que se observa nas ultimas décadas um contínuo processo de evolução da capacidade de processamento e a redução de seu custo, a aplicação de meta-heurísticas, tais como a DE, ainda e deficiente para os casos de interesse devido ao grande número de avaliações/simulações necessárias para obtenção da solução. Nesse contexto, a aplicação de metamodelos em conjunto com meta-heurísticas tem recebido uma crescente atenção dos pesquisadores de diversas áreas. Os metamodelos fornecem um modelo computacionalmente mais simples a ser utilizado em parte do processo de otimização em substituição ao modelo original. Para sua construção vale-se dos resultados das simulações previamente realizadas durante o próprio processo de otimização. Este trabalho apresenta uma estratégia de aplicação de metamodelos na DE, o qual permite a redução do custo computacional envolvido, além de valer-se de um mecanismo capaz de evitar a seleção a priori, por parte do usuário, de um dos mais importantes parâmetros da DE, a variante a ser utilizada. O trabalho apresenta ainda uma avaliação do uso de diferentes modelos de aproximação local como metamodelos para o esquema proposto. Apresentam-se também aprimoramentos da proposta por meio da aplicação de técnicas de Desenho de Experimentos (DoE) e a seleção automática do parâmetro do metamodelo. O DoE é aplicado visando uma melhor seleção dos pontos a serem exatamente avaliados e, consequentemente, melhorando a solução final com um menor custo computacional. Uma outra proposta, que será apresentada no final do trabalho, utiliza um mecanismo de adaptação de operadores para a seleção do número de bases de função radial da Rede de Funções de Base Radial considerada como metamodelo ao final do trabalho.

O objetivo deste estudo consiste em obter um procedimento de dimensionamento estrutural otimizado de suportes metálicos utilizados em chassi de veículos comerciais, o qual apresenta, na maioria dos casos, restrições referentes ao projeto do produto e à manufatura. Realizou-se a revisão bibliográfica dos principais métodos de otimização estrutural, abrangendo problemas e soluções relacionadas ao seu uso, e também foram considerados os conceitos do projeto para fabricação e montagem. Foi proposto um procedimento de dimensionamento de suportes estruturais, utilizando a análise de elementos finitos e otimização paramétrica, de forma e topológica. A proposta verifica também itens como estabilidade estrutural, tipo de elemento utilizado e facilidade de fabricação e montagem. O procedimento foi aplicado no estudo de caso do desenvolvimento de um suporte de amortecedor, o qual apresentou falha em campo. Foi possível fazer a representação da falha no suporte com o modelo de elementos finitos e foram propostas estruturas otimizadas, que resolveram a falha e confirmaram a eficácia do procedimento proposto no estudo. Um benefício da aplicação da otimização topológica é a capacidade do método para a obtenção de novas estruturas com menor peso e com aumento da rigidez, considerando ainda as necessidades de fabricação e montagem. / The objective of this work is to achieve a procedure for structural design optimized metal brackets used in the chassis of commercial vehicles, which have in the most of the cases limitations related to product design and manufacturing. Was carried out a bibliographic review of structural optimization main methods, covering problems and solutions related to their use, were also considered the concepts of design for manufacture and assembly. It was proposed a procedure for structural brackets design, using the finite element analysis, parametric, shape and topology optimization. The proposal also notes items such as structural stability; type of element used and to improvement of fabrication and assembly. The procedure was applied in the case study to the development of a shock absorber, which has failed in the field. It was possible to represent the brackets failure of support with the finite element model and optimized structures have been proposed to resolve the failure and confirmed the effectiveness of the proposed procedure at work. One application benefit for topology optimization is the ability of the method to obtain new structures with lower weight and higher stiffness level, and considering manufacturing and assembly needs.

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Marcelo Sampaio Martins / Banca: José Rui Camargo / Banca: Everaldo de Barros / Resumo : Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de otimização dinâmica e estrutural para rotores com eixos em material compósito. A dinâmica destes rotores difere das análises convencionais devido à existência de amortecimento interno no eixo. As equações de movimento destes rotores apresentam a influencia do amortecimento interno sobre o comportamento dinâmico dos rotores. Materiais compósitos podem ser manufaturados em diferentes sequências de laminação. Para obter as melhores propriedades mecânicas, que possibilitem aos rotores operarem, em condições de estabilidade dinâmica e de esforços estruturais, foi necessário o desenvolvimento de uma metodologia de otimização para obter o melhor projeto. Para a aplicação desta metodologia foi desenvolvido um algoritmo de otimização. Para fundamentar este desenvolvimento foram revisados conceitos da teoria clássica de laminação, dos modelos de amortecimento estrutural, da dinâmica de rotores com amortecimento interno, de elementos finitos e dos métodos de otimização. O método de otimização escolhido foi o genético. Dentro do algoritmo de otimização foram inseridos módulos de análise para calcular as propriedades equivalentes, de avaliação estrutural por critérios de falha e de análise dinâmica de rotores. Diferentes simulações demonstraram a importância da sequência de laminação sobre a dinâmica dos rotores. Dentre os resultados finais estão simulações de otimizações e uma análise dos principais parâmetros que influenciam a obtenção de soluções ótimas pela otimização / Abstract: This thesis presents a development on dynamic and structural optimization method (multiobjective) for rotors mount on composite shafts. The dynamic analysis of these rotors differs from conventional analysis due to the existence of internal damping in the shaft. The equations of motion for these rotors represent the influence of internal damping on the dynamic behavior of the rotor system. Composite materials can be manufactured using different layups. To obtain the best mechanical properties, which allow rotors to operate in stability dynamic and allowable efforts structural conditions, it was necessary to develop a methodology for design optimizing. For the application of this methodology an optimization algorithm was developed. To support this development were reviewed: the classical lamination theory, models of structural damping, rotor dynamics with internal damping, finite elements and optimization methods. The optimization method chosen was algorithm genetic. Within the optimization algorithm were inserted analysis modules responsible for: calculate the equivalent properties, evaluate structurally by failure criteria and analyze the dynamics of the rotors. Several simulations have demonstrated the importance of the layup for rotor dynamics. Among the final results from optimization simulations, there are discussions about the influence of the each optimization parameters that influence the achievement of optimal solutions / Doutor