Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/26913
Title: Topology optimization in structures with nonlinear behaviour
Other Titles: Otimização topológica em estruturas de comportamento não-linear
Author: Oliveira, Riccardo
Advisor: Oliveira, João Alexandre Dias de
Campos, António Gil d'Orey de Andrade
Keywords: Topology optimization
Non-linear elasticity
Finite element method
Matlab
Defense Date: 17-Dec-2018
Abstract: Optimization in engineering is the search for the optimal solution, taking into account the de ned design objective and the imposed constraints. There is a wide scope of applications in engineering, ranging from management and planning to structural design problems. The development of computers and programming has boosted this technology by enabling a faster and more e - cient search for optimal solutions through computational methods. Topology optimization combines the Finite Element Method (FEM) with optimization methods, in order to obtain the best distribution of material within a given domain. In this work, two distinct design objectives were analyzed in the scope of evaluation of non-linear structural problems: (i) minimization of compliance and (ii) minimization of complementary work. The material of the structure is described by a multi-linear behaviour (nonlinear elasticity) and a Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) approach. In order to solve the problem of topology optimization, a computational tool, enclosing a FEM analysis and a topology optimization algorithm, was developed using Matlab programming. The validation of the FEM was done using the numerical simulation program Abaqus as a reference, and, for the topology optimization problems, simulations were performed for several boundary conditions.
A otimização em engenharia é a busca pela solução ótima tendo em considera ção o objetivo de projeto e as restrições impostas. Existe uma panóplia de aplicações desta temática em engenharia, que vão desde problemas de gestão e planeamento até problemas de projeto de estruturas. O desenvolvimento dos computadores e da programação impulsionaram esta tecnologia permitindo uma procura mais rápida e eficaz de soluções ótimas através de métodos computacionais. A otimização topológica combina o Método dos Elementos Finitos (MEF) com métodos de otimização, de forma a obter a melhor distribuição de material para um determinado domínio. Neste trabalho foram analisados dois objetivos distintos no contexto de problemas estruturais não-lineares: (i) minimização do trabalho das forças externas e (ii) minimização do trabalho complementar. O material da estrutura é descrito por um comportamento isotrópico multilinear (elasticidade não-linear). De modo a solucionar o problema de otimização topológica foi desenvolvida uma ferramenta computacional, que engloba um código de análise pelo MEF e um algoritmo de otimização topológica, usando o Matlab como plataforma de programação. A validação do método dos elementos finitos foi feita usando o programa de simulação numérica Abaqus como referência, e, para o problema de otimização topológica, foram realizadas simulações para diversas condições de fronteira.
URI: http://hdl.handle.net/10773/26913
Appears in Collections:DEM - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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