Otimização topológica estrutural de um sistema fluido-estrutura com malha não estruturada

Abstract

Este trabalho trata do desenvolvimento de um novo software aberto que realiza a otimização, ou maximização, da rigidez de uma estrutura enquanto seu volume estrutural é gradualmente removido, com o objetivo de obter uma estrutura que tenha uma rigidez próxima à da original mas que utilize uma fração do seu material. Esta estrutura pode fazer parte de um sistema Fluido-Estrutura e estar sujeita a carregamentos externos estáticos, bem como carregamentos causados pelo fluido. A discretização pode ser feita com uma malha não estruturada e não regular, e é usado o método BEFSO (Bi-Directional Evolutionary Fluid-Structural Optimization, Otimização Evolucionária Bi-Direcional Fluido-Estrutura). Este método foi ampliado para comportar malhas não regulares. O software desenvolvido foi capaz de otimizar casos encontrados na literatura para sua verificação, e também possibilitou a otimização de casos não facilmente otimizados quando são utilizados os métodos convencionais de malha regular encontrados em programas não comerciais.

This study presents the development of a software that will perform the optimization, or maximization, of the rigidity of a structure while its structural volume is gradually removed, with the goal of obtaining an structure that possesses a rigidity close to that of the original one while utilizing a fraction of its materials. This structure may be part of a fluid-structural system and be subjected to static external loads, as well as loads imposed by the fluid. The discretization can be made with a non-structured and non-regular mesh, and the BEFSO (Bi-Directional Evolutionary Fluid-Structural Optimization) method is used. The developed software was capable of optimizing cases found in the literature and was thus verified, and also allowed the optimiziation of cases not easily optimized when conventional methods that use regular mesh, found in non-commercial software, are used.