Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2276_1.pdf: 2642883 bytes, checksum: 1f303d82998032e2904934b949150f26 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nas ciências em geral, o termo otimização se refere ao estudo de um conjunto de técnicas que têm como objetivo a obtenção de um melhor resultado para uma função e parâmetros (variáveis de projeto) pré-especificados dentro de um conjunto permitido (espaço de projeto). A otimização em geral é feita através de procedimentos numéricos computacionais. A maioria desses procedimentos utiliza algoritmos que fazem uso de gradientes devido principalmente à eficiência computacional dos mesmos no processo de obtenção de pontos de ótimo. No entanto, nas últimas décadas, algoritmos metaheurísticos (algoritmos que não requerem cálculos de gradientes no processo de otimização) têm atraído grande atenção da comunidade científica. Os algoritmos dessa classe geralmente imitam algum fenômeno da natureza e são comumente chamados de algoritmos evolucionários. Dentre as alternativas existentes nessa classe de algoritmos, podem ser citados: o algoritmo genético (genetic algorithm GA), o recozimento simulado (simulated annealing SA) e o enxame de partículas (particle swarm PS). Embora as técnicas citadas requeiram mais avaliações de funções para encontrar uma solução ótima, quando comparadas com algoritmos que utilizam o cálculo de gradientes, os algoritmos baseados em procedimentos evolucionários apresentam várias vantagens, a saber: facilidade de programação; não necessitam da garantia de continuidade nas funções envolvidas na definição do problema; mais adequado na determinação de um ótimo global ou próximo do global; e adequados na solução de problemas discretos. Nos últimos três anos, o nosso grupo de pesquisa tem se empenhado na implementação computacional e uso do algoritmo de otimização do enxame de partículas (Particle Swarm Optimization - PSO). O algoritmo PSO se desenvolveu de experiências com algoritmos que modelavam o comportamento de muitas espécies de pássaros. A metodologia estudada tem fortes raízes em vida artificial e na psicologia social. Neste trabalho, o procedimento desenvolvido é aplicado a uma diversidade de problemas que têm o intuito de enfatizar a eficácia e versatilidade da metodologia estudada nos diversos tipos de problemas existentes, inclusive em problemas práticos da engenharia.Várias versões foram desenvolvidas no ambiente MATLAB, onde o algoritmo PSO está implementado, tanto para problemas que envolvem uma única função objetivo como para aqueles que envolvem várias funções (otimização multiobjetivo). As várias opções disponíveis estão configuradas em um ambiente bastante fácil de entender e de operar. A utilização de modelos substitutos de baixo custo computacional, porém de precisão aferida, constitui uma alternativa bastante promissora a ser utilizadas em tais algoritmos, evitando desta forma uma grande demanda de tempo computacional, característica inerente das metodologias evolucionárias acopladas a simuladores numéricos. Nesta combinação de estratégias, o grande número de avaliações de funções requeridas pelo algoritmo evolucionário não mais se darão através de simulações numéricas do problema real, e sim através de cálculos rápidos que consideram o uso de modelos aproximados. Neste contexto, a técnica escolhida foi o método das Bases Reduzidas. Além da opção de modelos substitutos, uma implementação alternativa utilizando os paradigmas da computação paralela foi realizada objetivando a eficiência computacional. Para essa implementação, as operações realizadas no algoritmo PSO, como atualizações no decorrer das iterações e cálculo de funções de avaliação, foram distribuídas entre as várias unidades de processamento disponíveis. Ambos os aspectos acima mencionados são de crucial importância, especificamente para o caso da aplicação dos algoritmos PSO em problemas da engenharia prática. As aplicações deste trabalho se dirigiram ao uso de funções empíricas multimodais objetivando mostrar a potencialidade da metodologia em se determinar a solução global, bem como as funções provenientes da simulação numérica de treliças planas sob várias condições de solicitação. Foram conduzidas otimizações uni e multiobjetivo considerando a abordagem PSO, no contexto do uso de modelos reais e substitutos, e também alguns estudos utilizando o algoritmo na versão da implementação computacional paralela

ROCHA, I. B. C. M. Análise e otimização de cascas laminadas considerando não linearidade geométrica e falha progressiva. 2013. 159 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-04-04T14:43:28Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_ibcmrocha.pdf: 4858465 bytes, checksum: c7eb941be9c60f84884c0f558dbf9ffd (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-05-07T19:22:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_ibcmrocha.pdf: 4858465 bytes, checksum: c7eb941be9c60f84884c0f558dbf9ffd (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-07T19:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_ibcmrocha.pdf: 4858465 bytes, checksum: c7eb941be9c60f84884c0f558dbf9ffd (MD5) Previous issue date: 2013-05-29 / Composite materials are being extensively studied, as their use allows the design of structures that are lighter and stronger than their metal counterparts and feature good thermal insulation and fatigue resistance. Fiber Reinforced Composites (FRC), the focus of the present work, consist in stacking multiple laminae, each one consisting of unidirectional fibers embedded in a polymeric matrix. Laminated shells are used in many industrial applications, such as modern aircraft fuselages and wing systems, offshore structures, among others. Due to the many variables involved in the design of such structures, such as the number of layers (plies) and the mate- rial, thickness and fiber orientation of each layer, the traditional trial-and-error design procedure becomes arduous, which leads to the use of optimization techniques. In the structural analysis of laminated shells, numerical methods are commonly used, particularly the Finite Element Method (FEM), which is capable of modeling complex geometries, loads and boundary conditions. In order to determine the final load-carrying capacity of such shells, it is necessary to take into account not only the presence of large displacements (geometric non-linearity) but also its failure behavior (material non-linearity). In the present work, the geometric non-linearity was introduced by using the Total Lagrangian approach in a shallow shell finite element based on Marguerre’s Shell Theory. The element was implemented in an academic finite element software and multiple benchmark numerical examples were treated. The obtained results showed that the element is efficient when dealing with shells with small initial curvatures and moderately large displacements and rotations. The material non-linearity was considered by using progressive failure models, with the instantaneous degradation of the mechanical properties of layers that fail during the analysis. Three distinct progressive failure methods were formulated and implemented and the numerical examples yielded promissing results, with the correct determination of the ultimate failure load of laminates subjected to in-plane and bending loads, which were in good agreement with experimental and numerical results from the literature. The structural performance evaluated through the analysis procedure was then used in an optimization model in order to find the optimum stacking sequence for a given applied load. Here, a novel Genetic Algorithm with a hybrid computational parallelization scheme was proposed. The algorithm is based on the island model and can be executed in both clusters and personal computers alike. The algorithm was implemented and combined with the analysis procedures in the optimization of laminated shells considering both linear and non-linear analysis. In the linear examples, the algorithm was verified and the efficiency and execution time gains due to the parallel implementation were measured. The results show that the parallel algorithm not only runs faster than a sequential one, but also provides better results. In the non-linear examples, significant lighter and more efficient designs were obtained due to the consideration of the two types of non-linearities. / Materiais compósitos vêm sendo extensamente estudados, pois seu uso permite a obtenção de estruturas leves e resistentes, com bom isolamento térmico e boa resistência a fadiga. Compósitos laminados, foco do presente trabalho, são compostos pelo empilhamento de um conjunto de lâminas, cada uma composta de fibras unidirecionais imersas em uma matriz polimérica. Cascas laminadas são utilizadas em muitas situações práticas de interesse, como fuselagens de aeronaves, estruturas marítimas, dentre outras. Devido ao elevado número de variáveis envolvidas no projeto de cascas laminadas, métodos de otimização devem ser utilizados em seu projeto. Na análise estrutural de tais cascas, devido ao seu complexo comportamento mecânico, métodos numéricos, como o Método dos Elementos Finitos (MEF), são utilizados. De modo a determinar a capacidade última de carga em cascas laminadas, é necessário considerar tanto a presença de grandes deslocamentos (não-linearidade geométrica) quanto o comportamento não- linear do material (não-linearidade física). No presente trabalho, a não-linearidade geométrica foi introduzida utilizando a formulação Lagrangiana Total aplicada a um elemento de casca abatida baseado na Teoria de Marguerre. O elemento foi implementado em um programa de código-aberto e vários exemplos com resposta analítica e numérica presentes na literatura foram tratados. Os resultados obtidos indicaram que o elemento é muito eficiente no tratamento de cascas com pequenas curvaturas iniciais sujeitas a deslocamentos moderadamente grandes. Já a não-linearidade física foi considerada por meio de modelos de falha progressiva, com a diminuição instantânea das propriedades mecânicas das lâminas que falham ao longo da análise. Três métodos de falha progressiva distintos foram formulados e implementados em conjunto com a formulação de análise pelo MEF. Os resultados se mostraram promissores, com a correta obtenção das cargas de falha em laminados tanto submetidos a esforços axiais como de flexão, mostrando concordância tanto com resultados numéricos da literatura quanto com resultados experimentais. O desempenho mecânico da estrutura foi então utilizado em um modelo de otimização com o objetivo de encontrar um esquema de laminação ótimo. Neste trabalho, propõe-se um Algoritmo Genético com um esquema híbrido de computação paralela para a otimização de laminados. Tal algoritmo utiliza uma configuração em ilhas e pode ser executado tanto em clusters quanto em computadores pessoais. Além disso, o algoritmo possui operadores específicos para a troca, adição e eliminação de camadas em laminados. As metodologias implementadas foram combinadas na otimização de placas e cascas laminadas tanto utilizando análise linear quanto não-linear. Nos exemplos lineares, o algoritmo foi verificado e os ganhos em eficiência e tempo de execução devidos à paralelização do algoritmo foram estudados. Mostrou-se que o algoritmo paralelo não é somente mais rápido que o sequencial, mas também produz melhores resultados. Já nos exemplos não-lineares, foram obtidos projetos significativamente mais eficientes que aqueles obtidos utilizando análise linear.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:38:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338913.pdf: 15783641 bytes, checksum: e4e5e30a9fc572b02430ff4164172aea (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho tem como foco o problema de otimização topológica para minimização de massa com restrições locais sobre o campo de tensões de von Mises. Usando conceitos de curvas de nível (ou level sets) para o controle do domínio, desenvolve-se um procedimento de restrição responsável por uma contínua ativação/desativação de um número finito de restrições de tensão local durante a sequência de otimização. As restrições são convenientemente distribuídas sobre o domínio e impostas ao problema através de uma abordagem Lagrangiano aumentado. O principal objetivo da presente tese é criar um algoritmo capaz de identificar as regiões com concentração de tensões e conduzir a topologia para um mínimo local viável. A evolução das curvas de nível utiliza informações da análise de sensibilidade para atualizar a topologia da estrutura. Em um primeiro momento, tendo como finalidade testar a restrição de tensão proposta, emprega-se a clássica equação de Hamilton-Jacobi para a atualização das curvas de nível, uma técnica bastante usada na literatura. Em seguida, uma equação de reação-difusão é usada para orientar, também via evolução das curvas de nível, a sequência de otimização do projeto. Esta última equação de evolução possui duas vantagens. A primeira é a possibilidade de nuclear furos durante o processo de otimização, uma importante característica para um verdadeiro método de otimização topológica. A outra vantagem consiste na eliminação da etapa de reinicialização da função, necessária em evoluções de Hamilton-Jacobi, obtendo melhorias significantes em termos de convergência. Para a solução numérica da equação de reação-difusão, utilizam-se malhas regulares com os tradicionais elementos finitos quadrilaterais e malhas poligonais não-estruturadas, obtidas a partir de tesselações de Voronoi. Vários exemplos em duas dimensões com resultados numéricos bem sucedidos comprovam o bom comportamento da metodologia proposta para detectar concentrações de tensões e propor um projeto viável.<br> / Abstract : This work focuses on topology optimization for mass minimization with local constraints on the von Mises stress field. Within a level-set context to control the domain, it is developed a constraint procedure that accounts for a continuous activation/deactivation of a finite number of local stress constraints during the optimization sequence. Such constraints are conveniently distributed over the domain and imposed to the problem through an augmented Lagrangian approach. The main objective is to create an efficient algorithm capable of identifying stress concentration regions and drive the topology to a feasible local minimum. The level set evolution makes use of information of the sensitivity analysis to update the structural topology. Initially, being the main goal testing the proposed stress constraint, the level set updating is accomplished by the classical Hamilton-Jacobi equation, widely employed in the literature. Next, a reaction-diffusion equation is used to guide, also via evolution of a level set, the design optimization sequence. The advantages of the latter evolution equation are twofold. Firstly, it allows the creation of new holes during the optimization process, a significant feature for a true topological optimization method. Secondly, reinitialization steps usually found in Hamilton-Jacobi based evolution are eliminated with a significant improvement in convergence. The numerical solution of the reaction-diffusion equation is performed by using regular meshes with standard quads and unstructured polygonal meshes obtained from Voronoi tessellations. A set of benchmark examples in two dimensions achieving successful numerical results assesses the good behavior of the proposed methodology to detect stress concentrations and propose a feasible design.

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Co-orientador: Fernando Bernardi de Souza / Banca: Edilaine Martins Soler / Banca: Sonia Cristina Poltroniere Silva / Resumo: A gestão de estoque pode ser considerada como um dos principais componentes do planejamento e controle da produção. Na literatura acadêmica, inúmeros modelos matemáticos são apresentados para a gestão de estoque, os quais se referem a diferentes aspectos relacionados a essa gestão. O desenvolvimento de modelos de estoque eficientes e a adoção de métodos de otimização adequados para resolução desses modelos são necessários para o suporte à tomada de decisão. Neste trabalho, propõe-se um novo modelo de estoque que considera múltiplos produtos e múltiplas restrições de recursos, explorando o conceito de ponto de reposição e revisão periódica. Este problema é formulado como um problema de otimização não linear inteiro misto. Explora-se para a resolução deste modelo, uma abordagem baseada no método de Branch and Bound com o método de pontos interiores para a resolução dos problemas da árvore de busca. Testes computacionais são realizados com o modelo proposto e o método de resolução adotado. Os resultados obtidos evidenciam os seus potenciais para trabalhar com sistemas de estoque multiprodutos com múltiplas restrições. / Abstract: Inventory management can be considered as one of the main components of planning and production control. In the academic literature, numerous mathematical models are presented for the inventory management, which refer to different aspects related to such a management. The development of efficient inventory models and the adoption of appropriate optimization methods for solving these models are needed to support decision-making. In this work, we propose a new inventory model that considers multiple products and multiple resource constraints, exploring the concept of replacement point and periodic review. This problem is formulated as a mixed integer non-linear optimization problem. For solving this model, an approach based on Branch and Bound method with interior point method for solving the search tree problems is explored. Computational tests are performed with the proposed model and the resolution method adopted. The obtained results show their potential to work with multiproduct inventory systems with multiple constraints. / Mestre

Orientador: Edilaine Martins Soler / Co-orientador: Adriana Cristina Cherri Nicola / Banca: Antonio Roberto Balbo / Banca: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Resumo: A cultura da cana-de-açúcar é muito importante para o agronegócio brasileiro, respondendo por 16% da matriz energética do país e sendo uma das fontes de energia mais limpas e renováveis do mundo. A planta é aproveitada na produção de açúcar, etanol, etanol de segunda geração, conhecido como bioetanol, fertilizante e bioeletricidade. Com o aumento constante da produção e a mudança de paradigma da colheita a partir da mecanização, evidencia-se a necessidade de otimização do processo de colheita por tratar-se de uma das principais operações agrícolas, pois, deve atender a demanda de matéria prima na usina com qualidade e a um custo competitivo. Sua representatividade em relação ao custo total da produção da cana-de-açúcar justifica um estudo específico na otimização do processo da colheita mecanizada da cana-de-açúcar. Diante desta necessidade, este trabalho propõe um modelo matemático para otimização da rota na colheita mecanizada da cana-de-açúcar, buscando através da análise do mapa de plantio e considerando as variáveis e restrições existentes no processo, traçar o melhor plano de colheita a ser executado pela colhedora. O modelo proposto é baseado no problema do carteiro rural, que é bastante estudado na literatura. Implementações foram desenvolvidas e testes numéricos foram realizados com dados fornecidos por uma empresa do setor sucroenergético da cidade de Catanduva, São Paulo. Os resultados obtidos foram comparados com as rotas tradicionais de colheita d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sugarcane cultivation is very important in the Brazilian agricultural business, answering for 16% of the country's energy matrix. It is also one of cleanest and most renewable energy sources in the world. Sugarcane is used in the production of sugar, ethanol, second generation ethanol (known as bioethanol), fertilizer and bioelectricity. With the constant increase in production and the harvesting paradigm shift brought by mechanization, the need to optimize the harvesting process is evidenced by the fact it is one of the most important agricultural operations and it must answer the demand for raw materials at the processing plant with quality and competitive costs. Its representativeness in relation to the total cost of sugarcane production justifies a specific study on the optimization of the process of mechanized sugarcane harvesting. In face of this need, this work proposes a mathematical model to route optimization in mechanized sugarcane harvest, aiming to devise the best harvest plan to be executed by the harvester based on the plantation map and considering variables and restrictions present in the process. The proposed model is based on the rural postman problem, which is broadly studied in the literature. Implementations were developed and numerical tests were carried out with data given by a company of the sugar-energy sector in the city of Catanduva, São Paulo. The results obtained were compared with the company's traditional harvesting routes and confirmed the eff... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Co-orientadora: Edilaine Martins Soler / Banca: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Leonardo Mepomuceno / Resumo: O problema multiobjetivo de despacho econômico e ambiental envolve a minimização de dois objetivos conflitantes: o custo de geração em uma unidade térmica e a emissão de poluentes. Quando a função objetivo custo de geração inclui os efeitos de pontos de carregamento de válvula, esta torna-se não convexa e, além disso, não diferenciável, pois termos modulares que envolvem a função seno são considerados, impossibilitando que métodos clássicos de otimização sejam diretamente empregados à resolução do problema. Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de solução de problemas multiobjetivo que envolve o método de restrições canalizadas progressivas, o método de suavização arco tangente e o método primal-dual previsor-corretor de pontos interiores para a determinação de soluções do problema multiobjetivo de despacho econômico e ambiental. O método de restrições canalizadas progressivas transforma o problema multiobjetivo em um conjunto de subproblemas mono-objetivo, considerando a função custo de geração como função objetivo e a função custo de emissão de poluentes como restrição adicional do problema. O método de suavização arco tangente suaviza os termos modulares da função custo de geração quando são considerados os efeitos de pontos de carregamento de válvula e possibilita a utilização do método primal-dual previsor-corretor de pontos interiores à resolução dos subproblemas mono-objetivo determinados pelo método de restrições canalizadas progressivas. Para a aplicação des... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The multiobjective problem of economic and environmental order involves the minimization of two conflicting objectives: the cost of generation in a thermal unit and the emission of pollutants. When the generation cost objective function includes the effects of valve loading points, it becomes non-convex, and moreover, not differentiable, as modular terms involving the sine are considered to function, making it impossible classical optimization methods are directly employees to solving the problem. This paper proposes a new multi-objective problem-solving methodology that involves the method of progressive bounded constraints, the arctangent smoothing method and the primal-dual predictor-corrector interior point method for the determination of multi-objective solutions to the problem of economic dispatch and environmental. The method of progressive bounded constraints transforms the multi-objective problem into a set of mono-objective sub-problems, considering the role generation cost as objective function and the cost function of emissions as an additional restriction of the problem. The arctangent smoothing method smoothes modular terms of generation cost function when the valve points load effect are considered and enables the use of the primal-dual method predictor-corrector interior point the resolution of single-purpose subproblems determined by method of progressive bounded constraints. For the application of this method are considered the strategies of external points ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nos tempos atuais, já existe um forte desenvolvimento computacional no que diz respeito a análise de estruturas com características geométricas, de cargas e vinculações previamente definidas. Assim como os processadores, tem-se investido bastante em pré e pós-processadores, os quais são responsáveis pela maior parte do tempo dedicado a um projeto. No entanto, pode-se dizer que a definição automática das características geométricas dos elementos estruturais deixa a desejar. Hoje, esta etapa ainda é feita pelo engenheiro, apenas com uma ajuda indireta da máquina. Este trabalho apresenta uma maneira ótima de fazer o pré-dimensionamento das vigas de um pavimento de concreto armado. Para isso, desenvolveu-se uma formulação de minimização do custo de uma seção transversal com a qual, através de um método de aproximações combinadas, obtém-se o mínimo custo do vigamento de um pavimento. As variáveis envolvidas na função que representa o custo são: a altura da viga e as áreas de aço. E as restrições do problema são: a taxa geométrica da armadura, a taxa de armadura de compressão em relação a de tração e a flecha máxima pré-estabelecida pelo usuário. / Nowadays, there is a continuous development in structural computational analysis for known geometrical, loading and boundary conditions. Much effort has been made on the pre and pos-processors, which is the main part of the time spent in designing. The automatic definition of the geometrical characteristics for the structural elements, however is poor yet. Today, this phase is still carried out by the engineer, only with an indirect machine help. This work presents an optimal method to automate the first draft design of the beams reinforced concrete floor. A formulation to achieve the cross-section minimum cost function is proposed and then extended to the whole floor by combined approximation methods. In order to obtain the cost function the following values have been considered: the beam depth and the steel area. As problem constraints, the steel geometric rate, the steel compression with the steel tension rate and the limit displacement have to be prescribed by the user.

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T01:31:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_MarianaZimianide_M.pdf: 3892993 bytes, checksum: a92803b64d6cc9ced6e88c9828446bbd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho propõe técnicas para o projeto das chamadas estruturas inteligentes, ou seja, aquelas estruturas que consideram simultaneamente o projeto de alguns de seus parâmetros juntamente com o projeto do controlador. Este tipo de abordagem possibilita encontrar um resultado de projeto que vai desde uma estrutura sem a necessidade do controlador ativo (ou seja, um projeto passivo) até o caso do projeto do controlador ótimo para uma estrutura específica. Este ponto de vista pode ser considerado inovador na área de projeto e controle de estruturas, pois permite buscar situações de controladores mais adequados em termos do desempenho desejado e dos custos envolvidos para controlar a estrutura. A abordagem utilizada é baseada em métodos de otimização. Neste caso, o problema de controle foi formulado usando os conceitos das desigualdades matriciais lineares e a formulação H?, que caracterizam uma metodologia atual na área de controle ótimo e robusto, permitindo ainda que outros parâmetros da estrutura possam ser considerados como variáveis de decisão, caracterizando uma otimização paramétrica da estrutura juntamente com o projeto do controlador. Neste trabalho, a otimização e o controle de vibrações de uma viga flexível foram realizados usando três tipos de estratégias de otimização, chamadas aqui de Otimização Passiva Estrutural, Otimização Ativa Serial e Otimização Ativa Simultânea. A implementação foi realizada usando o aplicativo MATLAB / Abstract: This work proposes techniques for the design of smart structures, that is, those structures that consider simultaneously the design of some of its parameters and the design of the controller. This type of approach allows to find a global design that will result either in a structure without the active controller requirement (i.e. a passive design) or the optimal controller for a specific structure. This point of view can be considered as one of the most innovative in the design and control of structures, because it provides more appropriate controllers in terms of desired performance and costs involved to control the structure. The approach used is based on optimization methods. In this case, the control design problem was formulated using the concepts of linear matrix inequalities and H? formulation, which is a current methodology in the area of robust and optimal control. It allows that other parameters of the structure can be considered as decision variables, representing a parametric optimization of structure together with the controller design. In this work, the simultaneous optimization and control for vibration suppression in a flexible beam was performed using three kinds of optimization strategies, called here as passive structural optimization, active serial optimization and active simultaneous optimization. The implementation was performed using the MATLAB software / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Fernando Iguti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T15:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clapis_AntonioPedro_D.pdf: 6280663 bytes, checksum: d33f59de18e79beebaf4d0bb0cbdcd98 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Nos últimos trinta anos pesquisadores tem procurado desenvolver métodos matemáticos e ou numéricos, na busca de se otimizar a configuração geométrica de uma dada estrutura. Como a análise estrutural é uma parte integrante do processo de otimização de forma, o progresso da otimização estrutural muitas vezes depende fundamentalmente do desenvolvimento de um bom modelo de elementos finitos. Partindo-se então do pressuposto que a discretização do modelo geometricamente e fisicamente tem sentido, pode-se implementar um algoritmo iterativo de busca da forma ótima de um elemento estrutural utilizando-se um principio heurístico de desenvolvimento. Extrapola-se um método de homogeneização do erro de discretização por elementos finitos no domínio para a homogeneização da densidade de energia de deformação por distorção (von Mises) dos elementos, onde o critério de convergência é a máxima densidade de energia de distorção permitida. Um código numérico em linguagem Fortran F32 é implementado. O programa tem como principal característica a utilização de dois modelos estruturais com graus de liberdade bem distintos (modelo físico e modelo geométrico). No modelo geométrico efetua-se a relocação dos nós da discretização por elementos finitos tendo como objetivo a melhor homogeneização possível da densidade de energia de deformação por distorção do elemento. A avaliação da potencialidade do método é feita através da otimização de algumas estruturas citadas na literatura e, com os resultados obtidos verifica-se a eficiência e a razão de convergência do método proposto / Abstract: In the past thirty years researchers have sought to develop mathematical methods and/or numerical methods to optimize the geometric configuration of a structure. Since structural analysis is part of the process of shape optimization, this success in our approach depends on the development of an adequate finite element model. Assuming that the geometrical and physical discretization of the model is established, it is possible to implement an iterative algorithm to seek the optimal shape of a structural component using a heuristic principIe. A method the balancing the error of each element in the plane stress state is extrapolated. This method is used to balance the energy of distortion deformation function (von Mises) of each element and the criterion to stop is the maximum distortion energy function in the uniaxial tension testoA numerical code using Fortran F32 language is implemented. The main characteristic of this code is the execution of two distinct structural modules (physical and geometric model). In the geometric model the nodes are relocated considering the homogenization the distortion deformation energy density per element. The potentiality of the proposed method is evaluated through some examples ftom the literature. With the results the efficiency and the convergence of the method are checked. / Doutorado / Mecanica dos Solidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Marco Lucio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Driemeier_LucianoSantos_M.pdf: 4657116 bytes, checksum: af68e3885201a865fe03852996e2c146 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O presente trabalho tem o objetivo de aplicar o conceito de derivada topológica na obtenção da topologia ótima em problemas da elasticidade. A derivada topológica fornece a sensibilidade de uma função custo, definida em todo o domínio, à criação de um furo. Nesse trabalho, a obtenção da derivada topológica está baseada nos conceitos de análise de sensibilidade à mudança de forma. Dessa forma, utilizam-se dois conceitos distintos para a realização de otimização topológica. No trabalho, apresentam-se resultados de otimização em domínios bi e tridimensionais. Esses resultados apresentaram ótima concordância quando comparados com soluções analíticas e resultados da literatura para domínios mais complexos. Mostra-se que a derivada topológica é uma poderosa ferramenta para obtenção da topologia ótima em problemas da elasticidade. Deve-se ressaltar que esse conceito pode ser aplicado em outros problemas da engenharia, tais como corrosão, microestrutura e fadiga / Abstract: This work deals with the application of the topological derivative to obtain the optimal topology of elastic problems. The topological derivative defines the sensitivity of a cost function, defined over the domain, to the creation of a hole. In this work, the topological derivative is obtained based on shape design sensitivity analysis concepts. In this way, two distinct concepts are connected to perform the topology optimization. Results for the topological optimization of two-dimensional and three-dimensional domains are presented for several cases. These results are in total concordance when compared with analytical solutions and results from the literature for complex domains. The topological gradient is a powerful concept for obtaining optimal topology in elasticity problems. It is important to emphasize that this concept may be applied to other engineering problems such as corrosion, microstructure and fatigue / Mestrado / Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica