Contribuições à análise de estruturas enrijecidas e à otimização topológica utilizando o Método dos Elementos de Contorno (2025)
- Authors:
- Autor USP: CÉSAR FILHO, MÁRIO SÉRGIO OLIVEIRA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SET
- DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-28052025-094744
- Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO; GEOMETRIA E MODELAGEM COMPUTACIONAL
- Keywords: Análise isogeométrica.; Otimização topológica.
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Com o desenvolvimento da engenharia, a proposição de estruturas constituídas por diferentes materiais de maneira a captar suas vantagens no produto final tornou-se cada vez mais recorrente devido às necessidades de viabilidade econômica e de desempenho dos novos projetos. Dentre as alternativas para a avaliação numérica das grandezas físicas dessas estruturas, o acoplamento do Método dos Elementos de Contorno (MEC) com o sua versão unidimensional, o MEC-1D, tem apresentado excelentes resultados quando comparados aos de softwares comerciais. Além do acoplamento de materiais, a otimização estrutural, motivada pela possibilidade de redução de consumo de material, tem adquirido relevância no mercado e na academia por questões financeiras e ambientais. Nesse contexto, o acoplamento da formulação isogeométrica do MEC, o MECIG, com o Método Level Set (MLS) se apresenta como uma robusta possibilidade à execução de uma otimização topológica. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar o acoplamento MEC/MEC-1D, para análise de estruturas enrijecidas, e o acoplamento MLS/MECIG, para otimização topológica, com ambos se situando no contexto de análises planas. A partir disso, pretende-se consolidar os conhecimentos necessários para desenvolver, em trabalhos subsequentes, um procedimento de otimização topológica via MLS para estruturas enrijecidas utilizando o acoplamento MEC/MEC-1D para descrição mecânica do domínio. Ao longo do texto, descrevem-se as formulações do MEC, na versãolagrangiana e isogeométrica, e do MEC-1D, validando-as mediante soluções analíticas. Por meio dos exemplos, mostra-se que, para domínios com contornos geometricamente não polinomiais, a descrição isogeométrica apresenta resultados mais precisos do que a lagrangiana. Apresenta-se a formulação do acoplamento MEC/MEC-1D e se propõe um procedimento alternativo de discretização de domínios de inclusão, o qual se mostra mais eficiente do que o espaçamento uniforme de fontes. Métodos de distribuição aleatória de domínios de fibra são apresentados, enfatizando as precauções a serem tomadas para se evitar integrações singulares. Correções são propostas ao processo de otimização topológica do acoplamento MLS/MECIG formulada através do método do lagrangiano aumentado, evitando instabilidades numéricas e falha antes de constatação de convergência. Além disso, também são propostas uma fórmula para avaliação do valor inicial do coeficiente de peso, uma metodologia de verificação de estacionariedade e um critério de alteração de topologia
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 31.03.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
CÉSAR FILHO, Mário Sérgio Oliveira. Contribuições à análise de estruturas enrijecidas e à otimização topológica utilizando o Método dos Elementos de Contorno. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-28052025-094744/. Acesso em: 24 jun. 2025. -
APA
César Filho, M. S. O. (2025). Contribuições à análise de estruturas enrijecidas e à otimização topológica utilizando o Método dos Elementos de Contorno (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-28052025-094744/ -
NLM
César Filho MSO. Contribuições à análise de estruturas enrijecidas e à otimização topológica utilizando o Método dos Elementos de Contorno [Internet]. 2025 ;[citado 2025 jun. 24 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-28052025-094744/ -
Vancouver
César Filho MSO. Contribuições à análise de estruturas enrijecidas e à otimização topológica utilizando o Método dos Elementos de Contorno [Internet]. 2025 ;[citado 2025 jun. 24 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-28052025-094744/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-28052025-094744 (Fonte: oaDOI API)
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