Applications of the Bidirectional Evolutionary Structural Optimization using the Element-free Galerkin [recurso eletrônico] = Aplicações da otimização estrutural evolucional bidirecional utilizando o método Galerkin sem malha
Luís Felipe de Oliveira Lima
DISSERTAÇÃO
Inglês
T/UNICAMP L628a
[Aplicações da Otimização Estrutural Evolucional Bidirecional utilizando o método Galerkin sem malha]
Campinas, SP : [s.n.], 2021.
1 recurso online (151 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Renato Pavanello
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: O objetivo principal desse trabalho de mestrado é implementar uma ferramenta computacional para otimização topológica estrutural utilizando métodos sem malha para resolver o problema físico. O método de otimização topológica empregado é o Bi-directional Evolutionary Structural Optimization –...
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Resumo: O objetivo principal desse trabalho de mestrado é implementar uma ferramenta computacional para otimização topológica estrutural utilizando métodos sem malha para resolver o problema físico. O método de otimização topológica empregado é o Bi-directional Evolutionary Structural Optimization – BESO –, enquanto o método sem malha utilizado é o Element-free Galerkin – EFG. Duas características particulares desse método são a vanidade de malhas estruturadas e sua capacidade de lidar com problemas não lineares. As funções de forma do método EFG foram implementadas utilizando dois métodos distintos: o Moving Least-Squares e o Radial Point Interpolation. No campo da otimização topológica, esse trabalho foca em minimizar a flexibilidade média em problemas elásticos bidimensionais. As formulações em condição linear e para o caso de não linearidades geométricas são desenvolvidas para o problema de elasticidade que é, em seguida, discretizado utilizando o Método dos Elementos Finitos – FEM – e o EFG, no intuito de compará-los. A formulação do BESO é então apresentada, levando em conta as especificidades do FEM e do EFG. Em um primeiro momento, as implementações dos métodos FEM e EFG são validadas utilizando soluções analíticas para problemas simples e pacotes numéricos comerciais para problemas mais complexos. O método BESO-EFG implementado é comparado ao consolidado BESO-FEM através diferentes problemas de referência em elasticidade linear: as estruturas two-bar e Michel-type e as vigas engastada e MBB. Por fim, buscando explorar a capacidade do EFG de lidar com não linearidades geométricas, o método BESO-EFG implementado é usado na otimização topológica de uma viga engastada não linear
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Abstract: The main objective of this master thesis is to implement a computational tool for structural topology optimization that uses meshless methods to solve the physical problem. In this work, the chosen topology optimization method is the Bi-directional Evolutionary Structural Optimization –...
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Abstract: The main objective of this master thesis is to implement a computational tool for structural topology optimization that uses meshless methods to solve the physical problem. In this work, the chosen topology optimization method is the Bi-directional Evolutionary Structural Optimization – BESO –, while the meshless method utilized is the Element-free Galerkin – EFG. Two characteristics of the EFG method are that no structured meshes are needed and its capacity to deal with nonlinear problems. The EFG shape functions are constructed using two different methods: the Moving Least-Squares and the Radial Point Interpolation Method. In the topology optimization field, this work is concerned with minimizing the mean compliance in two-dimensional elastic structures. Both linear and geometrically nonlinear elasticity formulations are developed and, subsequently, discretized using the Finite Element Method – FEM – and the EFG, in the interest of comparing these methods. Then, the BESO formulation is presented considering both FEM and EFG solvers. In a first moment, the EFG and FEM implementation are validated through comparisons with analytical solutions and commercial solvers. The implemented BESO-EFG algorithm is compared with the well established BESO-FEM method using several linear elastic benchmark problems: two-bar and Michel-type structures, cantilever beam, MBB beam. Finally, seeking to explore the capability of the EFG method to deal with nonlinear structures, the implemented BESO-EFG is used in the topology optimization of a geometrically nonlinear cantilever beam
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Applications of the Bidirectional Evolutionary Structural Optimization using the Element-free Galerkin [recurso eletrônico] = Aplicações da otimização estrutural evolucional bidirecional utilizando o método Galerkin sem malha
Luís Felipe de Oliveira Lima
Applications of the Bidirectional Evolutionary Structural Optimization using the Element-free Galerkin [recurso eletrônico] = Aplicações da otimização estrutural evolucional bidirecional utilizando o método Galerkin sem malha
Luís Felipe de Oliveira Lima