Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T21:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:33:32Z : No. of bitstreams: 1 180823.pdf: 3477142 bytes, checksum: 9bcded080d7129375632d75bccd0e4f8 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T21:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:38:31Z : No. of bitstreams: 1 180828.pdf: 2131207 bytes, checksum: 75b4f3156dc3f93a9967a300208c871c (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:20:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256330.pdf: 6521666 bytes, checksum: e19321071bfb2e106ead9dce11c55f78 (MD5) / O presente trabalho tem como meta a proposição de uma metodologia para análise e validação de modelos numéricos de gabinetes de refrigeração via utilização de ferramentas estatísticas e pela aplicação do método dos elementos finitos, visando à otimização destas estruturas. Com isso, devido ao elevado volume de produção, este trabalho é relevante para a organização uma vez que a previsão de ganhos ultrapassa o valor de R$ 2 MM anuais devido à possibilidade de se reduzir o custo individual dos componentes ligados ao desempenho estrutural do produto, avaliando as interações entre os mesmos. O trabalho apresenta os principais conceitos teóricos de otimização aplicados e análise de sensibilidade, bem como aspectos conceituais do método de elementos finitos para elasticidade tridimensional. Segue com o procedimento de otimização utilizado pelo software comercial ANSYS, uma revisão sobre regressão linear e sobre a metodologia 6-Sigma. Com base nesses estudos apresenta-se o modelo numérico base do gabinete de refrigerador com todas as peculiaridades associadas à sua devida calibração numérica, relacionada ao estudo preliminar de fontes de variação e aplicação das condições de contorno adequadas. Na seqüência apresenta-se a descrição e aplicação dos procedimentos de otimização estrutural para o modelo do gabinete de refrigeração: análise seqüencial através do uso da técnica de delineamento de experimentos (design of experiments - DOE) e método de aproximação por subproblema (método de ordem zero) executado no software comercial ANSYS. Ao final são apresentados os resultados para cada procedimento de otimização adotado, com a comparação dos aspectos positivos e negativos de cada abordagem, servindo de base para as conclusões e recomendações do trabalho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:18:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 300010.pdf: 1213613 bytes, checksum: fd89006e1d3f2117ffd5b86d1fd46fed (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem sobre otimização topológica estrutural. Neste estudo, formula-se o problema de minimização de massa com restrição de falha material local baseada em níveis de tensão. Esta restrição é imposta utilizando uma abordagem baseada na técnica Lagrangeano Aumentado, onde as restrições são incorporadas à função objetivo através de uma sequência de problemas de penalização. A sequência de atualização dos parâmetros de Lagrange conduz, na convergência, à satisfação das condições de Karush-Kuhn-Tucker (KKT) do problema original. Para o controle da topologia utiliza-se o método level set, cuja fronteira é implicitamente representada pelas curvas de níveis de uma função escalar, conhecida como função level set. A sequência minimizante é obtida atualizando a fronteira segundo uma direção de gradiente da função objetivo. Esta direção é obtida mediante análise de sensibilidade à mudança de forma, fornecendo um campo de velocidade que permite a atualização da fronteira através da solução do problema de Hamilton-Jacobi, definida sobre um domínio de referência fixo. Vários exemplos numéricos são apresentados a fim de verificar o comportamento da metodologia proposta, incluindo exemplos nos quais as soluções analíticas são conhecidas a priori / This work presents an approach to structural topology optimization. In this study the problem of mass minimization is formulated under local material failure constraint based on stress levels. This constraint is imposed using an approach based on Augmented Lagrangian technique in such a way that the constraints are incorporated into the objective function by penalization. The convergence of the updating sequence of the Lagrange parameters corresponds to the satisfaction of the Karush-Kuhn-Tucker conditions of the original problem. The level set method is used to control the domain topology whose boundary is represented implicitly by level curves of a higher dimensional scalar function. The minimizing sequence is achieved by updating the body boundary using a gradient direction of the objective function. This is obtained through shape sensitivity analysis, providing a velocity field that updates the boundary by the solution of the Hamilton-Jacobi partial differential equation embedded in a fixed domain. Some numerical examples are shown in order to verify the behavior of the proposed technique, including examples in which the analytical solution is known a priori

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:10:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327449.pdf: 1237308 bytes, checksum: db01de8b11c29d4fb8767cda00280c1c (MD5) Previous issue date: 2014 / O objetivo da dissertação é propor um procedimento para a otimização topológica e de forma de estruturas elásticas lineares utilizando método do level set. O problema de otimização considerado consiste na minimização da compliance da estrutura sujeita a restrições volumétricas. A estrutura considerada está sujeita a um estado plano de tensões e restrita a pequenas deformações e deslocamentos. O material considerado é elástico linear e isotrópico. O procedimento proposto utiliza o método de Galerkin livre de elementos (EFGM) na solução da equação de estado e faz uso do método de Petrov Galerkin na solução da equação de Hamilton-Jacobi, responsável pela evolução level set, o qual é responsável pela definição final da forma e da topologia da estrutura. A função level set é então aproximada pelo método dos mínimos quadrados móveis (MLEM) o qual faz uso funções de peso, tais como as splines quárticas, de modo a atingir um alto nível de precisão e suavidade. A implementação do procedimento foi através do desenvolvimento de um software em Fortran orientado a objeto contendo todas as rotinas necessárias à análise e à otimização da topologia e forma das estruturas contempladas. Para a validação do procedimento de otimização e sua implementação, analisados vários problemas típicos encontrados na literatura e comparados os seus resultados.<br> / Abstract : The objective of this study is to present a procedure for linear elasticstructures? shape and topology optimization using the level set method.The considered structure consists on minimization of structure compliancesubject to volume restrictions, it is subject to plane stress state and limitedto small displacements and deformations. The considered material is linearelastic and isotropic. The proposed procedure uses the element free Galerkinmethod (EEFGM) in the state equation solution and Petrov-Galerkin methodto solve the Hamilton-Jacobi equation which is responsible for the evolutionof level set. On the other hand, the evolution of level set is responsible forthe final structure shape and topology definition. Then the level set functionis approximate by using moving least square method (MLSM) with quarticsplines weight functions to achieve a high level of accuracy and smoothness.The procedure implementation has been developed in Fortran object orientedsoftware containing all the necessary analysis and optimization routines toanalyze and optimize the shape and topology of the contemplated structures.In order to validate the proposed optimization procedure and its implementationsome typical problems found in the literature have been analysed andtheir results have been compared.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:39:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327865.pdf: 3933190 bytes, checksum: 2fdaa94cce8969c7095afe067020cd51 (MD5) Previous issue date: 2014 / Problemas causados por ressonâncias indesejadas são bastante conhecidos dos projetistas de estruturas. Alterações geométricas em componentes estruturais frequentemente são necessárias para que estes tenham comportamento dinâmico adequado às suas aplicações. Estas alterações podem ser efetuadas através do uso de ferramentas de otimização de forma. Este trabalho aborda a otimização de forma de placas planas com o objetivo de controlar suas frequências naturais evitando ressonâncias em determinadas faixas de interesse. A análise baseou-se na representação da posição dos nós da malha em elementos finitos em função da liberdade de criação de diferentes geometrias através da movimentação destes nós. Tendo em vista o grande número de variáveis optou-se por usar o método gradiente MMA (Method of Moving Asymptotes) de busca e passo para a otimização. Este procedimento foi utilizado nas análises de dois casos práticos.<br> / Problems caused by undesirable resonances are well known to structural engineers. Geometric changes in the project design are frequently necessary to achieve good dynamic response of its structural components. These changes can be proposed using optimization tools. This dissertation is about flat plates optimization for the control of their natural frequencies in order to avoid undesirable resonances in certain frequencies ranges. The analysis is based on the use of the plate finite element mesh nodes position due to the great variety of possible geometry designs. Given the large number of variables created using this approach, a gradient method of optimization is used: the MMA (Method of Moving Asymptotes). This procedure is used to analyze two practical cases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecância, Florianópolis, 1992. / Made available in DSpace on 2012-10-16T22:55:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274130.pdf: 2149963 bytes, checksum: 4db7506d460130a0ca920b029be8b8d6 (MD5) / O presente trabalho apresenta um estudo e aplicação de um método de otimização estrutural. Esse método reúne técnicas da teoria de controle ótimo e elementos finitos para obter um procedimento que oferece suporte teórico quanto às condições de ótimo a serem satisfeitas e abrangência de aplicação quanto ao tipo e tamanho do problema estrutural considerado. O procedimento é aqui utilizado para deduzir as condições de ótimo do problema de peso mínimo de placas homogêneas semi-espessas e placas sanduíche, ambas com restrição na frequência fundamental de vibração. Vários exemplos de placas sanduíche são testados e analisados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T18:52:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198520.pdf: 45344186 bytes, checksum: 2cff0a1308098e49010531bad0ac9308 (MD5) / O objetivo deste trabalho é propor um processo metodológico para a determinação de leiautes estruturais ótimos, que seja competitivo e capaz de proporcionar leiautes de alta definição. O processo proposto consiste na solução de uma seqüência de problemas de otimização de leiaute intercalado por um passo de refino h-adaptativo. A malha de elementos finitos a ser otimizada, em cada nível do processo, é obtida da malha anterior, pela aplicação de um esquema de refino h-adaptativo. Um estimador de erro é utilizado para minimizar a deterioração da malha e o erro da solução com a aplicação do processo h-adaptativo. O método de otimização de leiaute empregado é baseado na abordagem material proposta por Bendsoe & Kikuchi (1988). Assim a equação constitutiva homogeneizada é função apenas da densidade relativa do material.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:41:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:19:18Z : No. of bitstreams: 1 144875.pdf: 2018026 bytes, checksum: 74dd1e66f483ee8f4ed2a8410942fb3d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:35:03Z : No. of bitstreams: 1 173610.pdf: 14088159 bytes, checksum: 3c85d043d0346ca32a2ecb77556b018c (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um procedimento flexível e de baixo custo, que auxilie o processo de otimização estrutural em um ambiente de projeto. Para isto foi tomado como premissa o fato de que em muitos ambientes de projeto é comum encontrar uma infinidade de ferramentas computacionais tipo CAD, CAM e CAE. Com relação as ferramentas de CAE, normalmente, estas são pacotes básicos, limitados à análises simples, como pôr exemplo, estática linear, térmica sem regime transiente e modal, ou ainda programas sofisticados, contudo fechados. Neste sentido, desenvolveu-se um procedimento para otimização de projeto estrutural, integrando a tecnologia existente com algoritmos de otimização. Em linhas gerais, o procedimento foi desenvolvido a partir da base de elementos finitos já instalada, ou seja, utilizando-se de um programa comercial, como o programa comercial Ansys. Além deste, foram implementados um conjunto de algoritmos para manipulação de arquivos e de otimização. 0 processo de otimização visa, entre as múltiplas possibilidades, a minimização da massa de uma estrutura ou componente, a minimização da "compliance", a identificação de propriedades dos materiais ("Young's modulus"). No caso da otimização estrutural de dimensão e de forma, são consideradas restrições, que limitam o domínio de projeto de uma estrutura ou de um componente. Estas limitações são as restrições laterais, impostas sobre as variáveis de projeto, restrições de deslocamentos, e de tensões. Os exemplos apresentados têm como objetivo comprovar a viabilidade do procedimento proposto e sua aplicação para o projeto ótimo de estruturas e componentes em um ambiente industrial. Os resultados são analisados e comparados, quando possível, com as soluções apresentadas na literatura.