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Previous issue date: 2010-08-13 / Topology optimization (TO) is an optimization technique that aims to help the designer in the phase of structural conception, seeking a better distribution of one fixed amount of material in a extended design domain. It combines a method of structural analysis with a mathematical programming (MP) algorithm. In this work, structural analysis is done by Finite Element Method (FEM) and the solution algorithm employed is the Optimality Criteria (OC). One of
the main themes of research in TO refer to the regularization techniques, needed to make the solutions free of the classic numerical instabilities of the problem: the instability of the
checkerboard and mesh dependency. The goal of this work is study the traditional regularization techniques found in literature as the sensitivity filter by Sigmund, Continuous
Approximation of Material Distribution (CAMD) and projection techniques. A new projection technique is proposed in order to obtain solutions close to the void-solid form. The objective
function is the mean compliance of the structure, and is imposed a restriction on the total volume of material to be distributed. Is used the model Solid Isotropic Material with
Penalization (SIMP) to parameterize the distribution of isotropic materials, and their adaptation FGM-SIMP for functionally graded materials (FGM). To illustrate the behavior of these techniques examples of application are shown, fruits of the computational implementation. / A otimização de topologia (OT) é uma técnica de otimização que visa auxiliar o projetista na fase de concepção estrutural, buscando a melhor distribuição de uma quantidade fixa de
material em um domínio estendido de projeto. Combina um método de análise estrutural com um algoritmo de programação matemática (PM). Neste trabalho, a análise estrutural é feita pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) e o algoritmo de solução utilizado é o Critério de Otimalidade (CO). Um dos principais temas de pesquisa em OT remete às técnicas de regularização, necessárias para tornar as soluções livres das instabilidades numéricas clássicas do problema: a instabilidade do tabuleiro de xadrez (checkerboard) e a dependência de malha. O objetivo deste trabalho é estudar as técnicas de regularização tradicionais encontradas na literatura como o filtro de sensibilidade de Sigmund, Continuous Approximation of Material Distribution (CAMD) e técnicas de projeção. Uma nova técnica de projeção é proposta visando a obtenção de soluções próximas à forma vazio-sólido. A função objetivo é a flexibilidade média da estrutura, sendo imposta uma restrição ao volume total de material a ser distribuído. Utiliza-se o modelo Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) para parametrizar a distribuição de materiais isotrópicos, e sua adaptação FGM-SIMP para materiais com gradação funcional (FGM). Para ilustrar o comportamento das técnicas estudadas são apresentados exemplos de aplicação, frutos das implementações computacionais realizadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tde/1322 |
| Date | 13 August 2010 |
| Creators | TRALDI, Marco Antônio Borges |
| Contributors | ALMEIDA, Sylvia Regina Mesquita de |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Mestrado em Geotecnia e Construção Civil, UFG, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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