Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danilo Guth.pdf: 5524444 bytes, checksum: 0d000481efd76a74f714599b9ac7f404 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inspirados por materiais encontrados na natureza, pesquisadores têm estudado a utilização de materiais celulares em diversas aplicações como biomedicina, engenharia aeroespacial e militar. O ganho em relação ao material base é a excelente relação entre peso e propriedades diversas como: rigidez ao cisalhamento; condutividade térmica/elétrica; absorção de impacto, ruído e vibrações. Uma classe específica são os materiais constituídos por células treliçadas. Estes possuem estrutura periódica, formada por células-base constituídas de barras distribuídas espacialmente no domínio da célula. Modernos processos de fabricação vêm viabilizando a confecção das células em escalas micro e nanométricas. Técnicas para obtenção de novas configurações são objeto de diversos estudos que buscam obter estruturas ótimas para uma dada função multiobjetivo. O presente trabalho implementa o uso de programação quadrática sequencial para a obtenção de células-base otimizadas para funções termomecânicas incluindo a maximização do módulo de cisalhamento, módulo volumétrico, coeficiente de Poisson e condutividade térmica, permitindo a inclusão de restrições de isotropia. A determinação das propriedades macroscópicas é obtida através do método da homogeneização. Diversos resultados são obtidos para os casos bidimensional e tridimensional.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lilian pureza.pdf: 2774999 bytes, checksum: 2a074d04ee02c7e1c87fdbe8c2c68ef6 (MD5) Previous issue date: 2006-10-20 / The aim of this work is to present a formulation and corresponding computational implementation for sizing optimization of plane frames and cable-stayed columns considering geometric non liner behavior. The structural analysis is based on the finite element method using the updated lagrangian approach for plane frame and cable elements, which are represented by plane truss elements. The non linear system is solved by the Newton-Raphson method coupled to load increment strategies such as the arch length method and the generalized displacement parameter method, which allow the algorithm to transpose any critical point that happen to appear along the equilibrium path. In the optimization process the design variables are the heights of the crosssection of the frame elements, the objective function represents the volume of the structure and the constraints impose limits to displacements and critical load. Lateral constraints impose limits to the design variables. The finite difference method is used in the sensitivity analysis of the displacement and critical load constraints. The optimization process is carried out using three different optimization strategies: the sequential quadratic programming algorithm; the interior points algorithm; and the branch and bound method. Some numerical experiments are carried out so as to test the analysis and the sensitivity strategies. Numerical experiments are presented to show the validity of the implementation presented in this dissertation. / O objetivo deste trabalho é a otimização de dimensões de pórticos planos e de colunas estaiadas planas pela minimização do volume da estrutura, considerando os efeitos da não-linearidade geométrica em seu comportamento. A formulação utiliza, para análise das estruturas, elementos finitos de pórtico e de treliça planos e referencial lagrangeano atualizado. O método de Newton-Raphson foi utilizado como estratégia para solução do sistema de equações não lineares. Foram acopladas estratégias especiais para ultrapassagem de pontos críticos que possam existir ao longo da trajetória de equilíbrio, tais como o comprimento de arco cilíndrico e o controle dos deslocamentos generalizados. Na otimização, as variáveis de projeto são as alturas das seções transversais dos elementos, a função objetivo é o volume do material e as restrições dizem respeito a limitações impostas a deslocamentos e à carga limite, além de limitações impostas aos valores das variáveis. A sensibilidade da função objetivo foi obtida por diferenciação direta e a sensibilidade das restrições pelo método das diferenças finitas. Foram utilizados o algoritmo de programação quadrática seqüencial, PQS, o algoritmo de pontos interiores, PI, e o algoritmo de Branch and Bound, B&B. São apresentados exemplos de validação das estratégias de análise não linear e da análise de sensibilidade, além dos exemplos de validação da formulação empregada para a otimização resolvidos pelos métodos implementados.