Título: | OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ESTRUTURAS HIPERELÁSTICAS COM RESTRIÇÃO DE TENSÃO | ||||||||||||
Autor: |
ANDRE XAVIER LEITAO |
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Colaborador(es): |
ANDERSON PEREIRA - Orientador |
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Catalogação: | 10/MAR/2025 | Língua(s): | INGLÊS - ESTADOS UNIDOS |
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Tipo: | TEXTO | Subtipo: | TESE | ||||||||||
Notas: |
[pt] Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio. [en] All data contained in the documents are the sole responsibility of the authors. The data used in the descriptions of the documents are in conformity with the systems of the administration of PUC-Rio. |
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Referência(s): |
[pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/ETDs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=69580&idi=1 [en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/ETDs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=69580&idi=2 |
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DOI: | https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.69580 | ||||||||||||
Resumo: | |||||||||||||
Otimização topológica é uma ferramenta de projeto poderosa, podendo
levar a estruturas inovadoras e melhorar significativamente o desempenho de
sistemas projetados em diferentes setores da indústria. Em um mundo onde se
busca a redução de custos ao mesmo tempo, em que se tenta ser ecologicamente
sustentável, deve-se buscar aplicações práticas para a otimização topológica.
Reduzir o peso enquanto restringe-se a resistência é uma delas. Outra
preocupação é a previsão do comportamento mecânico de ampla variedade
de materiais disponíveis, como elastômeros macios e borrachas. Para esse
fim, a incorporação de não linearidades estenderá a otimização de topologia
convencional para estruturas hiperelásticas e melhorará significativamente o
desempenho no estágio inicial de projeto. Consideramos o método baseado em
densidade, o que nos obriga a tratar adequadamente instabilidades numéricas
emregiões de baixa rigidez por meio de um esquema de interpolação de energia.
Uma formulação baseada no método do Lagrangiano aumentado é empregada
para lidar com o grande número de pontos de tensão, enquanto restrições do
tipo polinomial são empregadas para lidar com o fenômeno da singularidade.
Um estudo preliminar, em condições lineares elásticas, foi conduzido para
avaliar as diferentes maneiras de se lidar com restrições de tensão, a partir
do qual se optou pela utilização do Lagrangiano aumentado. Além disso,
expressões analíticas para análise de sensibilidade são deduzidas com extremo
rigor e detalhe. Problemas em tensão plana exigem computação eficaz do
componente de deformação fora do plano. Para este fim, deduzimos expressões
analíticas e uma solução numérica baseada no método de Newton. Diferentes
exemplos validam a metodologia empregada, demonstrando a importância
de considerar restrições de tensão e não linearidade em problemas de
otimização topológica. Destacamos ainda que soluções oriundas da teoria linear
tendem a violar os limites de tensão em condições não lineares, tornando-as
inadequadas para modelar estruturas sujeitas a grandes deformações.
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