Projeto de painéis compósitos reforçados utilizando os métodos de otimização paramétrica e topológica (2015)
- Authors:
- Autor USP: SILVA, FELIPE LANGELLOTTI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: ESTRUTURAS MISTAS; ESTRUTURAS (OTIMIZAÇÃO); AERONAVES
- Language: Português
- Abstract: O crescimento do emprego de materiais compósitos e a flexibilização dos processos de manufatura permitem a adoção deste tipo de material em diversos casos que antes não eram explorados. Este trabalho investiga técnicas de otimização aplicáveis a painéis compósitos laminados e com reforçadores co-curados. Painéis reforçados são amplamente utilizados na indústria aeronáutica por conferirem resistência a carregamentos no plano e de flexão à elementos de baixo peso estrutural que são empregados em estruturas aeronáuticas típicas, como fuselagens. Por meio da otimização paramétrica que adota como variáveis de projeto parâmetros pré-definidos da estrutura, a geometria e posicionamento dos reforçadores, bem como a orientação das lâminas dos painéis e reforçadores compósitos são otimizadas. O problema de otimização é formulado como a maximização da carga de flambagem do painel, calculada através de um programa de Elementos Finitos comercial (Abaqus), sujeito a restrições de massa, máxima deformação admissível e ordem de empilhamento das camadas dentro do laminado. O método de Otimização Discreta de Material (ODM) é utilizado para parametrizar as variáveis de orientação do laminado, de modo a tentar reduzir a ocorrência de mínimos locais dentre as soluções encontradas pelo otimizador, o algoritmo Método das Assíntotas Móveis. Esta metodologia de implementação do problema de otimização é comparada com técnicas baseadas em Algoritmo Genético e variáveis contínuas de orientação das fibras. Os resultados obtidos por meio da metodologia proposta são comparados com aqueles de um painel reforçado representativo com geometria e sequência de empilhamento típicos e por fim, são apresentadas as vantagens e desvantagens entre as metodologias.Em seguida, a utilização de otimização topológica para o projeto de estruturas compósitas é explorada, considerando como função objetivo a maximização da rigidez do painel, sujeita a restrições de volume e de tensão. Neste tipo de otimização, não presume-se a existência de uma distribuição de material fixa na estrutura, com material podendo ser inserido ou retirado de dentro do domínio. O desenvolvimento de técnicas de manufatura com a deposição automática de fibras pré-impregnadas com matriz torna possível este tipo de projeto. Neste caso, para a modelagem do material compósito um elemento finito de casca de 8 nós é implementado e associado à técnica de ODM, de modo a otimizar a distribuição de material no domínio, juntamente com o empilhamento das camadas do laminado nas regiões que contém material. Este método é aplicado em diversos casos exemplos, com formulações de otimização e condições de carregamento diferentes. Ao final, um painel típico aeronáutico é conceitualmente projetado e os resultados são discutidos e comparados com uma configuração típica.
- Imprenta:
- Data da defesa: 19.03.2015
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ABNT
SILVA, Felipe Langellotti. Projeto de painéis compósitos reforçados utilizando os métodos de otimização paramétrica e topológica. 2015. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24012016-144730/. Acesso em: 13 fev. 2026. -
APA
Silva, F. L. (2015). Projeto de painéis compósitos reforçados utilizando os métodos de otimização paramétrica e topológica (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24012016-144730/ -
NLM
Silva FL. Projeto de painéis compósitos reforçados utilizando os métodos de otimização paramétrica e topológica [Internet]. 2015 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24012016-144730/ -
Vancouver
Silva FL. Projeto de painéis compósitos reforçados utilizando os métodos de otimização paramétrica e topológica [Internet]. 2015 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24012016-144730/
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