Topology optimization of acoustic systems via the TOBS-GT method (2022)
- Authors:
- Autor USP: CASTRO, THAÍS ALMEIDA RIBEIRO DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: ACÚSTICA; GEOMETRIA; PROGRAMAÇÃO LINEAR
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A Otimização Topológica (OT) é um método computacional que vem ganhando cada vez mais notoriedade tanto no meio acadêmico, quanto no industrial. Esse crescimento se deve, em parte, aos avanços tecnológicos e ao consequente aumento da capacidade computacional, que permitem o uso de OT em problemas reais cada vez mais complexos. A ideia do método é criar um layout estrutural (desconhecido a priori) com ótimo desempenho independente da experiência do projetista, oferecendo assim grande liberdade de projeto na obtenção de estruturas ótimas. Embora os procedimentos de OT tenham alcançado um nível satisfatório de maturidade, um problema científico ainda desafiador nessa área ´e como adequar o método para conciliar diferentes físicas. Nesse contexto, a Otimização Topológica Acústica (OTA) ´e identificada como um tema aberto à pesquisa com poucos estudos publicados até o momento, quando comparado a outras físicas. Este projeto propõe e investiga o uso do método de Otimização Topológica de Estruturas Binárias com Recorte de Geometria (TOBS-GT do inglês Topology Optimization of Binary Structures with Geometry Trimming) para sistemas acústicos. O método TOBS-GT combina variáveis binárias, linearização sequencial, filtro de sensibilidade e programação linear inteira. O Método dos Elementos Finitos (MEF) é utilizado para resolver a análise acústica, as sensibilidades são computadas pelo método adjunto via diferenciação automática e a malha de MEF é separada da malha de otimização. As regiões sólidas são removidas do domínio de análise a cada iteração para maior precisão do modelo físico. A metodologia proposta foi utilizada para otimizar uma sala e um dispositivo atenuador sonoro. Resultados promissores foram obtidos, onde topologias finais reduziram significativamente o nível de pressão sonora no domínioobjetivo. Estudos mostraram um tempo computacional relativamente curto e que, conforme esperado, o MEF ´e o gargalo do processo de otimização. Para todos os exemplos propostos, o critério de convergência foi atingido em poucas iterações, sugerindo que o método TOBS-GT possa oferecer maior vantagem neste quesito em comparação a outros métodos de OT.
- Imprenta:
- Data da defesa: 15.12.2022
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ABNT
CASTRO, Thaís Almeida Ribeiro de. Topology optimization of acoustic systems via the TOBS-GT method. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-24052023-150518/. Acesso em: 10 fev. 2026. -
APA
Castro, T. A. R. de. (2022). Topology optimization of acoustic systems via the TOBS-GT method (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-24052023-150518/ -
NLM
Castro TAR de. Topology optimization of acoustic systems via the TOBS-GT method [Internet]. 2022 ;[citado 2026 fev. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-24052023-150518/ -
Vancouver
Castro TAR de. Topology optimization of acoustic systems via the TOBS-GT method [Internet]. 2022 ;[citado 2026 fev. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-24052023-150518/
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