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)

[pt] O presente trabalho aborda o problema da geração de energia a partir de combustíveis nucleares. È feito um estudo sobre a utilização conjunta de PWR (pressurized water reactors) e FBR (fast breeder reactors) num mesmo parque gerador nuclear. Mais especificamente, procura-se determinar a forma mais econômica (considerando os encargos anuais da geração) de se satisfazer um programa de implantação de capacidade em centrais nucleares pré-estabelecido, a partir da instalação de potência em PWR e FBR. / [en] This paper deals the problem of power generation with nuclear fuel. E study about utilization of PWR (pressurized water reactors) and FBR (fast breeder reactors) in a same nuclear park was done. More specifically, it try to find the most economical way (considering the annual costs of power generation) of to meet a pre-stabilished power program by PWR and FBR.

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.

Neste trabalho analisamos a hipótese de diferenciabilidade da função valor-ótimo em uma classe de problemas de otimização dinâmica. A classe de problemas analisada é cálculo variacional com horizonte infinito. O artigo de Benveniste e Scheinkman (1979) é apresentado de forma detalhada, além disso, seu lema fundamental é generalizado ao excluirmos a hipótese de concavidade sobre a função auxiliar. Finalmente, aplicamos alguns resultados estabelecidos por Milgrom e Segal (2002), a fim de obtermos a diferenciabilidade da função valor-ótimo para a mesma classe de problemas, mas de uma nova maneira, ampliando a análise sobre o tema.

Os algoritmos baseados no paradigma Simulated Annealing e suas variações são atualmente usados de forma ampla na resolução de problemas de otimização de larga escala. Esta popularidade é resultado da estrutura extremamente simples e aparentemente universal dos algoritmos, da aplicabilidade geral e da habilidade de fornecer soluções bastante próximas da ótima. No início da década de 80, Kirkpatrick e outros apresentaram uma proposta de utilização dos conceitos de annealing (resfriamento lento e controlado de sólidos) em otimização combinatória. Esta proposta considera a forte analogia entre o processo físico de annealing e a resolução de problemas grandes de otimização combinatória. Simulated Annealing (SA) é um denominação genérica para os algoritmos desenvolvidos com base nesta proposta. Estes algoritmos combinam técnicas de busca local e de randomização. O objetivo do presente trabalho é proporcionar um entendimento das características do Simulated Annealing e facilitar o desenvolvimento de algoritmos com estas características. Assim, é apresentado como Simulated Annealing e suas variações estão sendo utilizados na resolução de problemas de otimização combinatória, proposta uma formalização através de um método de desenvolvimento de algoritmos e analisados aspectos de complexidade. O método de desenvolvimento especifica um programa abstrato para um algoritmo Simulated Annealing seqüencial, identifica funções e predicados que constituem os procedimentos deste programa abstrato e estabelece axiomas que permitem a visualização das propriedades que estes procedimentos devem satisfazer. A complexidade do Simulated Annealing é analisada a partir do programa abstrato desenvolvido e de seus principais procedimentos, permitindo o estabelecimento de uma equação genérica para a complexidade. Esta equação genérica é aplicável aos algoritmos desenvolvidos com base no método proposto. Uma prova de correção é apresentada para o programa abstrato e um código exemplo é analisado com relação aos axiomas estabelecidos. O estabelecimento de axiomas tem como propósito definir uma semântica para o algoritmo, o que permite a um desenvolvedor analisar a correção do código especificado para um algoritmo levando em consideração estes axiomas. O trabalho foi realizado a partir de um estudo introdutório de otimização combinatória, de técnicas de resolução de problemas, de um levantamento histórico do uso do Simulated Annealing, das variações em torno do modelo e de embasamentos matemáticos documentados. Isto permitiu identificar as características essenciais dos algoritmos baseados no paradigma, analisar os aspectos relacionados com estas características, como as diferentes formas de realizar uma prescrição de resfriamento e percorrer um espaço de soluções, e construir a fundamentação teórica genérica proposta.

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.

[pt] É desenvolvido um programa de computador para minimizar o peso de pórticos planos submetidos a carregamento no plano, sendo possível a consideração de várias hipóteses de carga. As estruturas sintetizadas satisfazem as especificações do AISC – American Institute of Steel Construction que são usadas como restrições do problema de otimização. Faz-se uso de um algoritmo de redimensionamento baseado no Critério de Otimalidade, no qual as restrições de desigualdade são transformadas em restrições de igualdade pela inclusão de variáveis de desvio. Exemplos numéricos são apresentados e discutidos. / [en] A computer program for weight minimization of plane frames is developed. The program is able to handle with several load cases. The optimized structures, do satisfy the AISC –American Institute of Steel Construction, which is used to provide the constraint conditions for the optimization program. The minimization process is carried out using on optimality criteria method for inequality constraints. Numerical examples are presented and discussed at the end of the work.