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Previous issue date: 2011-09-12 / This work presents an optimization technique based on structural topology
optimization methods, TOM, designed to solve problems of thermoelasticity 3D. The
presented approach is based on the adjoint method of sensitivity analysis unified
design and is intended to loosely coupled thermomechanical problems. The technique
makes use of analytical expressions of sensitivities, enabling a reduction in the
computational cost through the use of a coupled field adjoint equation, defined in
terms the of temperature and displacement fields.
The TOM used is based on the material aproach. Thus, to make the domain is
composed of a continuous distribution of material, enabling the use of classical
models in nonlinear programming optimization problem, the microstructure is
considered as a porous medium and its constitutive equation is a function only of the
homogenized relative density of the material. In this approach, the actual properties
of materials with intermediate densities are penalized based on an artificial
microstructure model based on the SIMP (Solid Isotropic Material with Penalty). To
circumvent problems chessboard and reduce dependence on layout in relation to the
final optimal initial mesh, caused by problems of numerical instability, restrictions on
components of the gradient of relative densities were applied.
The optimization problem is solved by applying the augmented Lagrangian
method, the solution being obtained by applying the finite element method of
Galerkin, the process of approximation using the finite element Tetra4. This element
has the ability to interpolate both the relative density and the displacement
components and temperature. As for the definition of the problem, the heat load is
assumed in steady state, i.e., the effects of conduction and convection of heat does
not vary with time. The mechanical load is assumed static and distributed / Este trabalho apresenta uma t?cnica de otimiza??o estrutural baseada no
M?todo de Otimiza??o de Topologia, MOT, desenvolvida para solucionar problemas
de termoelasticidade 3D. A abordagem apresentada fundamenta-se no m?todo
adjunto unificado de an?lise de sensibilidade de projeto e destina-se a problemas
termomec?nicos fracamente acoplados. A t?cnica faz uso de express?es de
sensibilidades anal?ticas, possibilitando uma redu??o no custo computacional por meio
da utiliza??o de uma equa??o adjunta de campo acoplado, definida sobre os campos
de temperatura e deslocamento.
O MOT utilizado ? baseado na abordagem material. Desta forma, para fazer
com que o dom?nio seja composto de uma distribui??o cont?nua de material,
possibilitando o uso dos m?todos cl?ssicos de programa??o n?o linear no problema de
otimiza??o, a microestrutura ? considerada como um meio poroso e sua equa??o
constitutiva homogeneizada ? fun??o apenas da densidade relativa do material. Nesta
abordagem, as propriedades efetivas dos materiais com densidades intermedi?rias s?o
penalizadas com base em uma microestrutura artificial fundamentada no modelo
SIMP, (Solid Isotropic Material with Penalty). Para contornar problemas de tabuleiro
de xadrez e reduzir a depend?ncia do leiaute ?timo final em rela??o ? malha inicial,
ocasionados por problemas de instabilidade num?rica, restri??es ?s componentes do
gradiente de densidades relativas foram aplicadas.
O problema de otimiza??o ? resolvido aplicando-se o M?todo do Lagrangiano
Aumentado, sendo a solu??o obtida atrav?s da aplica??o do M?todo dos Elementos
Finitos de Galerkin, utilizando no processo de aproxima??o o elemento finito Tetra4.
Este elemento tem a capacidade de interpolar tanto a densidade relativa quanto as
componentes de deslocamento e temperatura. Quanto ? defini??o do problema, o
carregamento t?rmico ? suposto em regime estacion?rio, isto ?, os efeitos da condu??o
e da convec??o do calor n?o variam no tempo. O carregamento mec?nico ? assumido
est?tico e distribu?do
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15661 |
| Date | 12 September 2011 |
| Creators | Oliveira Neto, Jos? Alves de |
| Contributors | CPF:42364973368, http://lattes.cnpq.br/5028446242533356, Freire J?nior, Raimundo Carlos Silv?rio, CPF:02306444498, http://lattes.cnpq.br/1042806990155996, Maciel, Daniel Nelson, CPF:02147178446, http://lattes.cnpq.br/4343155598427033, Alves, Marcelo Krajnc, CPF:49342800734, http://lattes.cnpq.br/8825035585627257, Costa J?nior, Jo?o Carlos Arantes |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Mec?nica, UFRN, BR, Tecnologia de Materiais; Projetos Mec?nicos; Termoci?ncias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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