Utilização do algoritmo meta-heurístico espiral para otimização de massa de estruturas treliçadas

Abstract

Este trabalho consiste na utilização do Algoritmo Meta-Heurístico Espiral para otimização de massa de estruturas treliçadas. Esse algoritmo baseia-se no movimento espiral proveniente da natureza, como em furacões, conchas Nautilus, galáxia, para determinar um mecanismo de otimização espiral aplicado na engenharia. Já existem muitos métodos Meta- Heurísticos na literatura e o objetivo deste trabalho é apresentar um comparativo entre estes métodos, assim como fazer a verificação da qualidade dos resultados obtidos com o método Espiral. Os resultados serão comparados a partir do estudo de estruturas “benchmarks”, que já foram analisadas por outros autores utilizando diferentes algoritmos. A função custo se refere à massa da estrutura em questão. Com o auxílio do Software MATLAB, serão otimizadas três estruturas distintas: uma treliça plana de 10 barras, um domo treliçado de 52 barras e uma treliça espacial de 72 barras. As três estruturas têm em comum a restrição de freqüências naturais definidas pelos problemas. Os resultados de otimização foram bastante satisfatórios, pois apresentaram uma das menores massas, comparadas a outros métodos. O custo computacional em relação aos métodos de melhor otimização foram satisfatórios. Para estes resultados ótimos, sua robustez ainda não foi tão boa quanto à dos outros métodos. Mesmo com essa robustez menor, conclui-se que o algoritmo Espiral pode ser utilizado para cálculos estruturais e seus resultados podem ser melhores que o de outros métodos.

The work consists on the Spiral Metaheuristics Algorithm application to optimize mass on truss structures. This algorithm is based at the spiral movement from the nature, like hurricanes, Nautilus shell and the galaxy, to determine a Spiral optimization mechanism applied on the engineering. There are already many Metaheuristics methods on the literature and the purpose of this work is present a comparative between the methods and verify the quality of the results regarding to Spiral Optimization. The results will be compared to the benchmarks structures, that have been analyzed for other authors using different algorithms. The cost function refers to the truss mass. With the software MATLAB support, three different structures will be optimized: two dimension truss with 10 bars, three dimension truss with 52 bars and three dimension truss with 72 bars. All the structures has in common the natural frequency restriction defined on the problem. The optimization results were satisfactory, because they presented one of the lower masses in comparison to the other methods. The computational costs in comparison with the other algorithms were satisfactory. For these results, the method strength was not good as the other methods. Even with this lower robustness, the work conclude that the Spiral algorithm can be used for structure calculus and your results can be better than the other methods.