Otimização do peso de uma grande estrutura espacial em órbita baixa da terra com restrição na frequência fundamental de vibração - José Antonio Figueiredo de Sousa (2001)
O crescente desenvolvimento das pesquisas espaciais, em particular a construção da Estação Espacial Internacional, que pode ser descrita como uma grande estrutura e que devido a sua aplicação espacial deve ter um peso/massa estrutural reduzido, é o grande motivador deste trabalho. Este assunto pertence ao contexto da otimização estrutural. O trabalho apresenta um modelamento matemático obtido pelo uso do método de elementos finitos e pelo uso da abordagem Lagrangiana considerando as características de corpo rígido e a respectiva flexibilidade da estrutura, que é otimizada visando a obtenção do peso/massa estrutural mínimo, respeitando a restrição de vínculo na sua frequência fundamental de vibração e a restrição lateral de área da seção transversal. O método utilizado para a otimização é o denominado Método Sequencial, que consiste em transformar um problema de otimização com restrições/vínculos em uma série de problemas de otimização sem restrições/vínculos, sendo que é atribuída uma penalidade para evitar a violação da restrição. É obtida uma estrutura otimizada cuja seção transversal é variável, uma seção é obtida para cada elemento considerado, porém a simetria da estrutura é respeitada. A metodologia adotada para o modelamento matemático da estrutura, bem como o procedimento de otimização, permite que os conceitos apresentados possam ser utilizados para aplicações baseadas em Terra; em particular para aplicações em sistemas mecatrônicos, onde grandes velocidades e grande precisão de posicionamento são necessários. Os resultados obtidos mostram uma efetiva redução no peso/massa estrutural e a metodologia pode, também, ser estendida para um processo de otimização integrada entre estrutura e controle.