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Otimização de componentes de concreto pré-moldado protendidos mediante algoritmos genéticos / Optimization of precast prestressed elements using genetic algorithmsVanessa Cristina de Castilho 13 February 2003 (has links)
Este trabalho trata da otimização de painéis alveolares e vigotas protendidas utilizando Algoritmos Genéticos (AGs). A proposta de tal algoritmo foi inspirada no princípio da seleção natural de indivíduos, onde o mais apto tende a permanecer na população e se reproduzir, passando seu código genético para a próxima geração. Em alguns casos, esse método pode alcançar melhores soluções se comparados aos métodos tradicionais de otimização. O principal objetivo do trabalho é investigar o uso de AG como uma técnica para a minimização da função custo da aplicação de painéis alveolares e vigotas protendidas. Na análise estão incluídas as verificações dos elementos nas etapas transitórias referentes à produção, transporte e montagem. A função custo é avaliada considerando valores da realidade brasileira. O trabalho de pesquisa compara os resultados obtidos utilizando AGs com aqueles obtidos utilizando o método de otimização convencional conhecido como método do Lagrangiano Aumentado. Os resultados obtidos por ambos os métodos evidenciam a eficácia dos AGs com relação ao método convencional. Foram propostas e analisadas três famílias do AG simples, buscando identificar, dentre seus elementos, quais variantes mais adequados na busca da solução dos problemas. / This work aims to optimize the production cost of hollow core panels and prestressed joists using Genetic Algorithms (GAs). The proposal of such an algorithm was inspired by the principle of natural selection of individuals, where the most capable tends to remain in the population and reproduce, passing its genetic code onto the next generation. In some cases, this method can achieve good solutions when compared with conventional methods of optimization. The main goal of the work is to investigate AG as a technique for the minimization of the function cost of hollow core panel and prestressed joist applications. The analysis takes account of the verifications of the precast elements in the transitory stages as production,transportation and erection. The function cost is evaluated within the Brazilian context. The research compares the results using GAs with those using a conventional method, the Augmented Lagrangian. The results provide evidence the effectiveness of the GAs with relation to a conventional method. The research considers three families of the simple GA, searching to identify, among them, the adjusted variant in the search of the solution of the problems.
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Otimização de placas e cascas de materiais compósitos, utilizando algoritmos genéticos, redes neurais e elementos finitos / Optimization of composites plates and shells using genetic algorithms, neural networks and finite elementsCardozo López, Sergio Daniel January 2009 (has links)
A otimização estrutural, utilizando ferramentas computacionais é um grande campo de pesquisa na atualidade. Os métodos utilizados, dependendo da complexidade do problema, demandam um grande custo computacional, e por isso vem sendo avaliandas várias técnicas para diminuí-lo. Uma delas é o emprego de técnicas de aproximação de análises, dentre as quais destacam-se as redes neurais, que combinadas aos métodos de otimização e de análises clássicos conseguem bons resultados e reduzem significativamente o tempo de processamento. O emprego dos compósitos laminados como material estrutural vem crescendo nos últimos tempos, incentivado pela suas excelentes propriedades mecânicas e baixo peso. Em consenso com todo o esforço científico dedicado a essa área, o presente trabalho visa a implementação de uma ferramenta computacional capaz de otimizar estruturas complexas fabricadas com tais materiais, a um baixo custo computacional. Com isto em mente, é desenvolvido um sistema de otimização, aproveitando módulos implementados previamente para a análise estática linear e não linear através do método dos elementos finitos (MEF), e o módulo de otimização por algoritmos genéticos. Serão desenvolvidos os módulos de análise modal, para otimizar também estruturas com critérios baseados em freqüências e modos, e o modulo de redes neurais de tipo perceptron para aproximações das análises feitas através do MEF. Alguns exemplos são apresentados para demonstrar que bons resultados são obtidos com a utilização de redes neurais artificiais, cujo treinamento permite poupar tempo computacional proveniente do grande número de análises usualmente necessárias no processo de otimização. / Structural optimization using computational tools has become a major research field in recent years. Methods commonly used in structural analysis and optimization may demand considerable computational cost, depending on the problem complexity. Therefore, many techniques have been evaluated in order to diminish such impact. Among these various techniques, artificial neural networks may be considered as one of the main alternatives, when combined with classic analysis and optimization methods, to reduce the computational effort without affecting the final solution quality. Use of laminated composite structures has been continuously growing in the last decades due to the excellent mechanical properties and low weight characterizing these materials. Taken into account the increasing scientific effort in the different topics of this area, the aim of the present work is the formulation and implementation of a computational code to optimize manufactured complex laminated structures with a relatively low computational cost by combining the Finite Element Method (FEM) for structural analysis, Genetic Algorithms (GA) for structural optimization and Artificial Neural Networks (ANN) to approximate the finite element solutions. The modules for linear and geometrically non-linear static finite element analysis and for optimize laminated composite plates and shells, using GA, were previously implemented. Here, the finite element module is extended to analyze dynamic responses to optimize problems based in frequencies and modal criteria, and a module with perceptron ANN is added to approximate finite element analyses. Several examples are presented to show the effectiveness of ANN to approximate solutions obtained using the FEM and to reduce significatively the computational cost.
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Identificação de parametros elasticos em placas finas de materiais compositos / Identification of elastic parameters on thin plates of composite materialsBatista, Fabiano Bianchini 27 July 2005 (has links)
Orientadores: Eder Lima de Albuquerque, Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho são abordados dois métodos para identificar constantes elásticas em materiais compósitos de aplicações estruturais. São métodos que apresentam características não destrutivas, envolvem testes simples e não requerem grandes esforços computacionais. Podem ser aplicados a materiais anisotrópicos e, conseqüentemente,a materiais isotrópicos e ortotrópicos, o que os tomam ferramentas optativas de grande auxílio ao estudo dos materiais compósitos. No primeiro método, as freqüências naturais e os modos próprios adequados, obtidos da análise moda!, serão os dados de entrada para a solução de um sistema linear de equações oriundas da equação diferencial que representa a vibração transversal de placas finas anisotrópicas sob a condição de todos os bordos livres. As constantes elásticas desta equação são os parâmetros desconhecidos e estão associadas aos devidos modos próprios de vibrar. A verificação da precisão deste método é feita baseada em simulações numéricas realizadas em um software de Elementos Finitos, Ansys 7.0, e testado experimentalmente em uma placa isotrópica de aço. O segundo método trata-se de
um problema de projeto ótimo cuja solução é feita através da combinação do método dos Elementos Finitos e um método de otimização, ambos executados em um único software comercial, Ansys 7.0. A análise moda! é requerida para obtenção somente das freqüências naturais, que são variáveis utilizadas na função objetivo. A verificação do método é feita em simulações numéricas e testada experimentalmentecom a mesma placa isotrópica de aço utilizada no método anterior. Para esta placa de aço, os resultados obtidos através dos dois métodos foram muitos satisfatórios. Entretanto, com relação à placa anisotrópica utilizada, os resultados obtidos pelo segundo método não foram satisfatórios / Abstract: In this work two methods are analyzed to identify elastic constants in composite materiais of structural application. They are methods that have nondestructive eharacteristie, comprised of simple tests and don't require high computational efforts. They
can be employed to anisotropic materials as well as isotropic or ortotropic materials, making them useful alternative tools to composite materiais studies. In the first method, both natural frequencies and suitable mode shapes are input data for the solution of a linear
system that come from differential equation that governs the transverse vibration of a free-free thin plate. Elastic constants of this equation are unknown parameters and are associated with vibration mode shape. Numerical simulations of Finite Element software, Ansys 7.0, and experimental modal analysis indicate the accuracy of this method. The second method refers to an optimum design problem and its solution is obtained by combining both Finite Elements and optimization methods in a single eommercial software, Ansys 7.O. The modal analysis is required to obtain only the natural frequencies that are the variables used in the objective function. The second method is verified using numerical simulations and tested experimentally with the same isotropic steel plate used in the first method. Results obtained for this steel plate from both methods were highly satisfactory. In relation to the anisotropic plate, results obtained ftom the second method weren't satisfactory / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Estrutura eletrônica da amino- e dimetilamino-benzonitrila em meio usando métodos híbridos de QM/MMHerrera, Andrés Medina 06 November 2015 (has links)
Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-01-15T17:20:21Z
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Previous issue date: 2015-11-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this research we studied the structural and electronic properties of the ground
state of molecules amino-benzonitrile (ABN) and dimethylamino-benzonitrile (DMABN),
isolated and in different solvents.We performed computer simulations of those molecules in
different solvents as cyclohexane, dichloromethane, acetonitrile and water. The structure
electronic method MP2 (second order perturbation Møller-Plesset) was used to perform
quantum calculations. To study the molecules in solvent we used the hybrid sequential
QM/MM method combined with the free energy gradient method. The dual fluorescence
to this type of molecules is a process that has been much studied but it is not well clarified
that is the cause of the process.
We performed the optimization of the molecules in an isolated state and in different
solvents to determine the ground state structure. In the case of the DMABN molecule
the optimization was performed both at room temperature and at low temperature, near
the melting point of the solvent.
We studied minimum energy point and some transition states of this molecules
associated with the pyramidalization or the rotation of the amino group. The results
showed that the molecules are pyramidal when they are isolated, and that in polar solvent
they became less pyramidal. The rotation of amino group is unfavored in both molecules,
increasing this effect in polar solvents. / Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e eletrônicas do estado
fundamental das moléculas amino-benzonitrila (ABN) e dimetilamino-benzonitrila
(DMABN), isoladas e em diferentes meios solventes. Foram realizadas simulações computacionais
das moléculas em diferentes meios como, ciclohexano, diclorometano, acetonitrila
e água. O método de estrutura eletrônica MP2 (Møller-Plesset em segunda ordem de perturbação)
foi usado para fazer os cálculos quânticos. Para o estudo das moléculas em meio
foi utilizado o método hibrido QM/MM sequencial combinado com o método de gradiente
de energia livre. A dupla fluorescência para este tipo de moléculas é um processo que tem
sido bastante estudado, mas ainda não está bem esclarecido qual é o causador do processo.
Foram realizadas as otimizações das moléculas em estado isolado e nos diferentes
meios, para determinar a estrutura do estado fundamental. No caso da molécula de
DMABN a otimização foi feita tanto em temperatura ambiente como em baixas temperaturas,
próximas do ponto de fusão dos solventes.
Foram estudados pontos de mínimo e alguns estados de transição dessas moléculas
associados à piramidalização ou à rotação do grupo amino. Os resultados mostram que
essas moléculas são piramidais quando isoladas, e que em meio polar elas se tornam menos
piramidais. A rotação do grupo amino é desfavorável em ambas as moléculas, aumentando
esse efeito em meios polares.
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Analysis and Optimum Design of stiffened shear webs in airframesViljoen, Awie 13 January 2005 (has links)
The analysis and optimum design of stiffened, shear webs in aircraft structures is addressed. The post-buckling behaviour of the webs is assessed using the interactive algorithm developed by Grisham. This method requires only linear finite element analyses, while convergence is typically achieved in as few as five iterations. The Grisham algorithm is extensively compared with empirical analysis methods previously used for aircraft structures and also with a refined, non-linear quasi-static finite element analysis. The Grisham algorithm provides for both compressive buckling in two directions as well as shear buckling, and overcomes some of the conservatism inherent in conventional methods of analysis. In addition, the method is notably less expensive than a complete non-linear finite element analysis, even though global collapse cannot be predicted. While verification of the analysis methodology is the main focus of the stud, an initial investigation into optimization is also made. In optimizing stiffened thin walled structures, the Grisham algorithm is combined with a genetic algorithm. Allowable stress constraints are accommodated using a simple penalty formulation. / Dissertation (MEng (Mechanical and Aeronautical Engineering))--University of Pretoria, 2006. / Mechanical and Aeronautical Engineering / unrestricted
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Projeto mecânico de biela automotiva baseado em otimização estrutural / Automotive connecting rod mechanical design based on structural optimizationLima e Silva, Rafael Augusto de, 1984- 24 August 2018 (has links)
Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T09:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: O trabalho descreve o projeto mecânico convencional de uma biela automotiva de motor de combustão interna e apresenta uma metodologia alternativa baseada em métodos de otimização estrutural com o objetivo de reduzir a massa do componente. Para tal, é feita a descrição de todos os parâmetros de projeto assim como a definição de critérios de projeto. Em virtude da criticidade da aplicação selecionada, motor de ciclo Diesel utilizado em caminhões de trabalho pesado com picos de pressão de combustão de até 240 bar, a biela foi projetada sem bucha utilizando-se extensivamente os métodos numéricos. O Método dos Elementos Finitos foi aplicado para cálculo de tensões, deslocamentos, pressões de contato, flambagem, fadiga e para a síntese modal de componentes utilizados na análise dinâmica de multicorpos com mancais elasto-hidrodinâmicos. Dois modelos de fadiga dos materiais foram estudados: o modelo americano baseado no diagrama de Goodman e tensões principais e o modelo alemão baseado no diagrama de Haigh e efeito do gradiente de tensões multiaxiais; dos quais concluiu-se que o modelo americano é suficiente para o projeto da biela ao passo que o modelo alemão traz oportunidades adicionais de redução de massa. A otimização topológica, otimização de forma e análise de sensibilidade permitiram a obtenção de uma biela 210g (3\%) mais leve e com melhor desempenho dos mancais hidrodinâmicos. Finalmente, concluiu-se que o Método da Otimização Topológica apresenta oportunidades interessantes aos projetistas na fase de conceituação de produtos como alternativa aos desenhos convencionais, no entanto, demanda esforço adicional para o atendimento de todos os critérios de projeto do componente / Abstract: The present work consists of the conventional mechanical design description of an internal combustion engine connecting rod and also the proposal of an alternative methodology based on optimization methods with the objective of reducing the component mass. Therefore, it is performed a detailed view of all design parameters as well as the definition of design criteria. Because of the critical application selected, Diesel engine of heavy duty truck with combustion pressure reaching up to 240bar, the connecting rod was designed without bushing and with extensive use of numerical methods. The Finite Element Method was applied to assess stresses, displacements, contact pressures, buckling, fatigue and to perform the Component Modal Synthesis for multi-body dynamics simulation with elasto-hydrodynamic bearings. Two fatigue models were studied: the American model based on Goodman's diagram and principal stresses and the German model based on Haigh's diagram and multiaxial stress gradient effect; from which it was concluded that the American model is enough to design the connecting rod, while the German model presents additional weight reduction opportunities. The topology optimization, shape optimization and sensitivity analysis enabled a 210g (3\%) lighter connecting rod with improved bearings performance. Finally, it was concluded that the Topology Optimization Method presents good opportunities for the design engineers in the conceptual phases of product development with alternatives to the conventional designs. However, additional effort is necessary to fit the concept into all design criteria / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Um algoritmo de evolução diferencial com penalização adaptativa para otimização estrutural multiobjetivoVargas, Dênis Emanuel da Costa 05 November 2015 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-15T14:16:25Z
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denisemanueldacostavargas.pdf: 16589539 bytes, checksum: 44a0869db27ffd5f8254f85fb69ab78c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:40:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015-11-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Problemas de Otimização Multiobjetivo (POMs) com restrições são frequentes em diversas
áreas das ciências e engenharia, entre elas a Otimização Estrutural (OE). Apesar da
Evolução Diferencial (ED) ser uma metaheurística muito atraente na resolução de problemas
do mundo real, há uma carência na literatura de discussões sobre o desempenho em POMs
de OE. Na sua grande maioria os problemas de OE apresentam restrições. Nesta tese
utiliza-se uma técnica para o tratamento de restrições chamada de APM (Adaptive Penalty
Method) que tem histórico de bons resultados quando aplicada em problemas monobjetivo
de OE. Pelo potencial da ED na resolução de problemas do mundo real e da técnica
APM em OE, juntamente com a escassez de trabalhos envolvendo esses elementos em
POMs de OE, essa tese apresenta um estudo de um algoritmo bem conhecido de ED
acoplado à técnica APM nesses problemas. Experimentos computacionais considerando
cenários sem e com inserção de informações de preferência do usuário foram realizados
em problemas com variáveis continuas e discretas. Os resultados foram comparados aos
encontrados na literatura, além dos obtidos pelo algoritmo que representa o estado da arte.
Comparou-se também os resultados obtidos pelo mesmo algoritmo de ED adotado, porém
sem ser acoplado à técnica APM, objetivando investigar sua influência no desempenho
da combinação proposta. As vantagens e desvantagens do algoritmo proposto em cada
cenário são apresentadas nessa tese, além de sugestões para trabalhos futuros. / Multiobjective Optimization Problems (MOPs) with constraints are common in many areas
of science and engineering, such as Structural Optimization (SO). In spite of Differential
Evolution (DE) being a very attractive metaheuristic in real-world problems, no work
was found assessing its performance in SO MOPs. Most OE problems have constraints.
This thesis uses the constraint handling technique called Adaptive Penalty Method (APM)
that has a history of good results when applied in monobjective problems of SO. Due
to the potential of DE in solving real world problems and APM in SO problems, and
also with the lack of studies involving these elements in SO MOPs, this work presents a
study of a well-known DE algorithm coupled to the APM technique in these problems.
Computational experiments considering scenarios with and without inclusion of user
preference information were performed in problems with continuous and discrete variables.
The results were compared with those in the literature, in addition to those obtained
by the algorithm that represents the state of the art. They were also compared to the
results obtained by the same DE algorithm adopted, but without the APM technique,
aiming at investigating the influence of the APM technique in their performance. The
advantages and disadvantages of the proposed algorithm in each scenario are presented in
this research, as well as suggestions for future works.
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Topology optimization : A comparison between the SIMP and BESO methods using open-source software.Hagnell, Christian, Saidi Mosanen, Kiavosh January 2021 (has links)
Structural optimization is a useful tool for engineers and designers in construction technology as well asvehicle and mechanical engineering. With structure optimization, a computer can, with the help of finiteelement analysis, calculate the smallest possible amount of material needed to meet the requirements onthe part to be produced.The purpose of this report is to use two different implementations for finite element calculations fortopology optimization of a beam. Results from the optimizations will then be 3D printed with differentsettings. The beam will be tested for displacement, stress and strain in a universal testing machine. Theresults from the experiment will be compared with computed simulations of the same beam.For the structural optimization, two methods are used and compared: Solid Isotropic Material withPenalization and Bidirectional Evolutionary Structural Optimization. A total of eight beams, four fromeach method, were printed with a 3D printer with two different positions on the printer bed and withdifferent degrees of infill ratios. These were tested with a machine that could register both pressure anddeformation and were filmed to be able to see the strain. The deformation of the beams was alsosimulated in a software computer program to see what deformation difference there was betweenexperiment and reality.It turned out that the beams that were printed behaved anisotropic even though solid plastic should beincluded among isotropic materials. The deformation of the model looked like the finite elementcalculation, but the actual deformation was significantly larger than what was calculated by the computersoftware.
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[es] OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRUCTURA DEL MICRO-SATÉLITE FRANCO-BRASILERO / [pt] OTIMIZAÇÃO DA ESTRUTURA DO MICRO-SATÉLITE FRANCO-BRASILEIRO / [en] STRUCTURAL OPTIMIZATION OF THE FRENCH-BRAZILIAN MICRO-SATELITELUCIANA ASSIS DE CASTRO 20 February 2001 (has links)
[pt] O micro-satélite Franco-Brasileiro é um satélite
científico, projetado em conjunto pelo Brasil e França. O
satélite será lançado pelo foguete ARIANE 5. Em função do
lançador, a estrutura do satélite deve satisfazer certas
restrições como: a massa total de 100 kg, sendo a massa
estrutural máxima de 10,50 kg, e primeira frequência
lateral maior que 50 Hz.
O projeto inicial do satélite obteve massa
estrutural igual a 9,89 kg e frequência lateral igual a
18,57 Hz. O valor da frequência está muito longe da mínima
exigida, e para aumentá-la sem ultrapassar a massa
permitida usou-se a otimização estrutural e análise de
sensibilidade. Após a otimização o modelo atingiu a
frequência de 23,89 Hz e a massa passou de 9,89 para 10,50
kg. A análise de sensibilidade mostrou que o painel
inferior do satélite era o mais sensível em relação a
frequência. Foi proposto um novo projeto reforçado com o
acréscimo de enrijecedores sob o painel inferior.
Foram analisadas cinco alternativas de projeto com
diferentes arranjos dos enrijecedores. Destas cinco
alternativas, optou-se por trabalhar com os projetos das
alternativas 2 e 3 que apresentaram os melhores resultados.
Um projeto apresentou frequência de 30,88 Hz e o outro
frequência de 32,32 Hz. Os dois projetos ultrapassaram a
massa máxima , 10,70 kg e 11,24 kg, respectivamente. A
otimização realizada aumentou a frequência e reduziu a
massa ao mesmo tempo. A maior frequência obtida foi a do
terceiro projeto que passou de 32,32 para 33,16 Hz. O
critério de projeto que exige que a primeira frequência
lateral seja maior que 50 Hz terá que ser resvisto, pois é
muito difícil de ser alcançado para um limite de massa
estrutural de 10,50 kg com certas restrições geométricas
que também têm que ser levadas em conta. Esta mudança de
critério deverá ser negociada com os projetistas do foguete
ARIANE 5. / [en] The French-Brazilian Micro-Satellite is a scientific
satellite designed by France and
Brazil. The satellite will be launched by the rocket ARIANE
5. The layout of the satellite was
conceived to satisfy certain structural constraints such
as: structural mass below 10.50 kg and
first lateral frequency greater than 50 Hz.
The initial design of the satellite has structural mass of
9.89 kg and first lateral
frequency of 18.57 Hz. This frequency is far away from the
minimum required. Therefore,
changes had to be made in order to increase the first
lateral frequency without violating the
constraint of a maximum structural mass of 10.50 kg. The
sensitivity analysis showed that the
frequency was much more sensit ive to changes on the lower
panel of the satellite. It was
proposed a change with the purpose of stiffening the lower
panel.
Five reinforced design projects were analyzed. Two design
projects were chosen
which presented the best results. One project has a first
lateral frequency of 30.88 Hz and the
other one a frequency of 32.32 Hz. The two projects
violated the structural mass constraint,
with 10.70 kg and 11.24 kg, respectively. The optimization
increased the frequency and
reduced the structural mass at the same time. The largest
frequency obtained was the one of
the third project whose frequency was 33.16 Hz. The
requirement related to the minimum
frequency will have to be modified because it is very
difficult to be satisfied by a structure
with 10.50 kg of mass. / [es]
Este trabajo describe un sistema gráfico interactivo, denominado FTOOL (Frame Analysis Tool), para la
enseñanza y automatización de las tareas del proyecto extructural de pórticos planos. En este trabajo se
consideran las tareas de dimensionamiento de extructuras de acero según la Norma Canadiense de proyectos de
extructuras de acero en edificaciones - CAN/CSA-S16.1-94. La integración completa de las fases de
preprocesamiento, análisis extructural, posprocesamiento y dimensionamientos, a través de una interface
amigable y eficiente, crea un ambiente donde los resultados de un paso de la modelaje pueden ser interpretados
por el estudiante y utilizados como información para determinar las modificaciones del paso siguiente.
Experimentar diferentes concepciones extructurales lleva a los estudiantes a una mejor comprensión del
comportamiento extructural y de las fases de dimensionamiento de los pórticos. Con las implementaciones
realizadas en el programa FTOOL, los estudiantes de ingeniería y los ingenieros civiles ganarán rapidez en la
ejecució de un proyecto ya que es posible realizar varias análisis en un corto espacio de tiempo para una misma
extructura, probando diferentes tipos de perfiles metálicos. Con tal recurso, el usuario define una extructura más
económica que puede atender las solicitudes previstas en el proyecto. El sistema permite también, probar
posibles padronizaciones de elementos con el objetivo de facilitar la fabricación y el montaje. Los criterios de
dimensionamiento implantados en el programa permiten a los usuarios no solo automatizar las etapas sino
también explorar mejor las posibilidades de entender los modos de ruína de los elementos extructurales y los
parámetros controladores del dimensionamiento de la extructura metálica. Estas etapas comprenden desde la
determinación de la clase hasta el cálculo de los estados límites últimos y la utilización de los perfiles de la
extructura. Los resultados realizados en la extructura pueden ser visualizados como un todo o a través de
consultas individuales, barra a barra. La memoria de cálculo generada por el programa auxilia a los alumnos en el
estudio de todas las etapas del proceso de dimensionamiento extructural en acero.
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El micro-satélite Franco-Brasileiro es un satélite científico, proyectado en conjunto por Brasil y Francia. El satélite
será lanzado por el foguete ARIANE 5. En función del lanzador, la extructura del satélite debe satisfacer ciertas
restricciones como: masa total de 100 kg, considerando la masa extructural máxima de 10,50 kg, y primera
frecuencia lateral mayor que 50 Hz. El proyecto inicial del satélite consiguió masa extructural igual a 9,89 kg y
frecuencia lateral igual a 18,57 Hz. El valor de la frecuencia está muy lejos de la mínima exigida, y para
aumentarla sin ultrapasar la masa permitida se utilizó optimización extructural y análisis de sensibilidad. Después
de la optimización, el modelo alcanzó frecuencia de 23,89 Hz y la masa pasó de 9,89 para 10,50 kg. El análisis
de sensibilidad mostró que el panel inferior del satélite era el más sensible en relación a la frequencia. Fue
propuesto un nuevo proyecto reforzado con la adición de enrijecedores bajo el panel inferior. Fueron analizadas
cinco alternativas de proyecto con diferentes arreglos en los enrijecedores. De estas cinco alternativas, se optó
por trabajar con los proyectos de las alternativas 2 y 3 que presentaron los mejores resultados. Uno de los
proyectos presentó frecuencia de 30,88 Hz y el otro, frecuencia de 32,32 Hz. Ambos ultrapasaron la masa
máxima, 10,70 kg y 11,24 kg, respectivamente. Al optimizar, se produjo un aumento de la frecuencia al mismo
tiempo que se redujo la masa. La mayor frecuencia que se obtuvo fue la del tercer proyecto que pasó de 32,32
para 33,16 Hz. El criterio de proyecto que exige que la primera frecuencia lateral sea mayor que 50 Hz tendrá que
ser resvisado, pues resultó muy difícil de alcanzar para un límite de masa extructural de 10,50 kg con ciertas
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[pt] OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ESTRUTURAS PLANAS SOB AÇÃO DE CARGAS DINÂMICAS UTILIZANDO O MÉTODO DO CARREGAMENTO ESTÁTICO EQUIVALENTE / [en] TOPOLOGY OPTIMIZATION OF PLANE STRUCTURES SUDJECTED TO DYNAMIC LOADS USING THE EQUIVALENT STATIC LOADING METHODBARBARA VALERIA DE ABREU LAVOR 23 March 2021 (has links)
[pt] A otimização topológica de estruturas sujeitas a carregamentos que variam ao longo do tempo, costuma ter custos computacionais bastante elevados. Isso acontece devido ao grande número de análises dinâmicas que são necessárias. ALém disso, avaliar os gradientes da resposta, que fazem parte da análise de sensibilidade, também resulta em alto custo de computação e requer um grande espaço de armazenamento. Nesta dissertação, em vez de resolver o problema dinâmico original diretamente, é resolvida uma sequência de problemas de otimização de resposta estática com múltiplos casos de carga. Essa abordagem, chamada de método do carregamento estático equivalente, gera cargas estáticas que produzem uma resposta equivalente à obtida na análise dinâmica. Para avaliar as abordagens presentes na literatura, desenvolveu-se um código MATLAB, e diversos exemplos representativos são apresentados. / [en] Topology optimization in the time domain of structures subjected to time-dependent loads is usually computationally expensive, starting with the large number of time-dependent analyses that are required. Futhermore, the computational cost to evaluate the gradients of the response is significantly high and requires a large storage space. In this paper, instead of solving the original dynamical problem directly, we solve a sequence of static response optimization problems with many load cases. This approach, called the equivalent static loads method, generates static loads that produce a similar response in comparison to the same response that the dynamic analysis does. In order to verify the approaches present in the literature, a MATLAB code was developed, and several representatives examples are presented.
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