[pt] OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA PARA PROBLEMAS DE AUTOVALOR USANDO ELEMENTOS FINITOS POLIGONAIS

[en] TOPOLOGY OPTIMIZATION FOR EIGENVALUE PROBLEMS USING POLYGONAL FINITE ELEMENTS

[pt] MIGUEL ANGEL AMPUERO SUAREZ

[pt] OTIMIZACAO TOPOLOGICA

[pt] PROBLEMA DE AUTOVALOR

[pt] CARGA CRITICA LINEARIZADA

[pt] FREQUENCIA NATURAL DE VIBRACAO

[pt] ELEMENTO FINITO POLIGONAL

[en] TOPOLOGY OPTIMIZATION

[en] EIGENVALUE PROBLEM

[en] POLYGONAL FINITE ELEMENT

[pt] Neste trabalho, são apresentadas algumas aplicações da otimização topológica para problemas de autovalor onde o principal objetivo é maximizar um determinado autovalor, como por exemplo uma frequência natural de vibração ou uma carga crítica linearizada, usando elementos finitos poligonais em domínios bidimensionais arbitrários. A otimização topológica tem sido comumente utilizada para minimizar a flexibilidade de estruturas sujeitas a restrições de volume. A ideia desta técnica é distribuir uma certa quantidade de material em uma estrutura, sujeita a carregamentos e condições de contorno, visando maximizar a sua rigidez. Neste trabalho, o objetivo é obter uma distribuição ótima de material de maneira a maximizar uma determinada frequência natural (para mantê-la afastada da frequência de excitação externa, por exemplo) ou maximizar a menor carga crítica linearizada (para garantir um nível mais elevado de estabilidade da estrutura). Malhas poligonais construídas usando diagramas de Voronoi são empregadas na solução do problema de otimização topológica. As variáveis de projeto, i.e. as densidades do material, utilizadas no processo de otimização, são associadas a cada elemento poligonal da malha. Vários exemplos de otimização topológica, tanto para problemas de frequências naturais de vibração quanto para cargas críticas linearizadas, são apresentados para demonstrar a funcionalidade e a aplicabilidade da metodologia proposta.

[en] In this work, we present some applications of topology optimization for eigenvalue problems where the main goal is to maximize a specified eigenvalue, such as a natural frequency or a linearized buckling load using polygonal finite elements in arbitrary two-dimensional domains. Topology optimization has commonly been used to minimize the compliance of structures subjected to volume constraints. The idea is to distribute a certain amount of material in a given design domain subjected to a set of loads and boundary conditions such that to maximize its stiffness. In this work, the objective is to obtain the optimal material distribution in order to maximize the fundamental natural frequency (e.g. to keep it away from an external excitation frequency) or to maximize the lowest critical buckling load (e.g. to ensure a higher level of stability of the structures). We employ unstructured polygonal meshes constructed using Voronoi tessellations for the solution of the structural topology optimization problems. The design variables, i.e. material densities, used in the optimization scheme, are associated with each polygonal element in the mesh. We present several topology optimization examples for both eigenfrequency and buckling problems in order to demonstrate the functionality and applicability of the proposed methodology.

IVAN FABIO MOTA DE MENEZES

ANDERSON PEREIRA

RODRIGO BIRD BURGOS

CARLOS ALBERTO DE ALMEIDA

IVAN FABIO MOTA DE MENEZES

ANDERSON PEREIRA

2016-11-17

2016-04-07

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=28017@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=28017@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.28017