Contribuição ao desenvolvimento de uma estrutura veicular tipo spaceframe usando o método dos elementos finitos e métodos heurísticos de otimização numérica
| Ano de defesa: | 2007 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Uberlândia
BR Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica Engenharias UFU |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14872 |
Resumo: | The main purpose of this work is based in a contribution to the development of the design and construction of a 3-D Spaceframe vehicle structure. Vehicle structures require the use of modern computational tools that guarantee approached solutions for the problem, since in this case the use of classic analytical solutions is not applicable. The work has as main objective the determination of an optimal chassis configuration that takes care of the requirements of low weight and high torsional stiffness by means of a commitment solution. The Finite Elements Method (FEM) has been used for modeling the structure through of the commercial software ANSYS®. It was defined primarily a geometry, a discrete model by means of bar elements and application of a static linear analysis for the calculation of the chassis torsional stiffness as well as its initial mass. This initial configuration was submited to Heuristic Methods of Numerical Optimization, aiming to the design evolution and the optimal configuration search. The Ant Colony Methods (ACO), Particle Swarm (PSO) and Genetic Algorithms (GA) had been applied to four types of formulations. Good results were obtained when using PSO Method for the case where the mass and stiffness had been taken as inequality constraints. The mass of the final design presented 35% reduction when compared to the initial value and its stiffness is 62% greater than this reference. These results lead future perspectives for this work with the use of different optimization strategies, as well as the construction of the real structure. |
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Contribuição ao desenvolvimento de uma estrutura veicular tipo spaceframe usando o método dos elementos finitos e métodos heurísticos de otimização numéricaContribution to the Development of a Spaceframe Vehicle Structure Using the Finite Element Method and Heuristic Methods of Numerical OptimizationEstrutura veicularFEMMassaRigidez torsionalOtimização numéricaVeículos a motorOtimização estruturalVehicle structureMassTorsional stiffnessNumerical optimzationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThe main purpose of this work is based in a contribution to the development of the design and construction of a 3-D Spaceframe vehicle structure. Vehicle structures require the use of modern computational tools that guarantee approached solutions for the problem, since in this case the use of classic analytical solutions is not applicable. The work has as main objective the determination of an optimal chassis configuration that takes care of the requirements of low weight and high torsional stiffness by means of a commitment solution. The Finite Elements Method (FEM) has been used for modeling the structure through of the commercial software ANSYS®. It was defined primarily a geometry, a discrete model by means of bar elements and application of a static linear analysis for the calculation of the chassis torsional stiffness as well as its initial mass. This initial configuration was submited to Heuristic Methods of Numerical Optimization, aiming to the design evolution and the optimal configuration search. The Ant Colony Methods (ACO), Particle Swarm (PSO) and Genetic Algorithms (GA) had been applied to four types of formulations. Good results were obtained when using PSO Method for the case where the mass and stiffness had been taken as inequality constraints. The mass of the final design presented 35% reduction when compared to the initial value and its stiffness is 62% greater than this reference. These results lead future perspectives for this work with the use of different optimization strategies, as well as the construction of the real structure.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Engenharia MecânicaO foco do trabalho está em oferecer uma contribuição ao desenvolvimento do projeto e construção de uma estrutura veicular tridimensional do tipo Spaceframe. Por ser de natureza complexa, as estruturas veiculares requerem o uso de ferramentas computacionais modernas que fornecem soluções aproximadas para o problema, uma vez que a obtenção de soluções analíticas clássicas é inviável para tal aplicação. O objetivo principal deste trabalho é a obtenção de uma configuração ótima de chassis que represente uma adequada solução de compromisso entre os requisitos de baixo peso e alta rigidez torsional. A estrutura foi modelada utilizando o Método dos Elementos Finitos (FEM) através do software comercial ANSYS®. A utilização do método partiu da definição da geometria inicial, discretização do modelo por meio de elementos de barra e aplicação de uma análise linear estática para o cálculo da rigidez torsional do chassis e cálculo de sua massa inicial. Esta configuração inicial foi então submetida a Métodos Heurísticos de Otimização Numérica visando a evolução do projeto e a busca pela configuração ótima. Foram aplicados os Métodos da Colônia de Formigas (ACO), Enxame de Partículas (PSO) e dos Algoritmos Genéticos (GA) para quatro tipos de formulações. Bons resultados foram obtidos ao utilizar o Método PSO para o caso onde a massa e a rigidez foram tomados como restrições de desigualdade. A configuração final obtida para a estrutura otimizada apresentou massa 35% menor que a inicial ao mesmo tempo em que a sua rigidez é 62% maior. Os resultados obtidos conduzem a amplas perspectivas futuras para a continuação deste trabalho através da realização de mais etapas de otimização, assim como a construção da estrutura em escala real.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaEngenhariasUFUBorges, Jose Antonio Ferreirahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784502H9Santos, Marcelo Braga doshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4707975P7Cunha Jr, Sebastião Simões daOliveira, Fernando César Gama de2016-06-22T18:40:12Z2011-05-172016-06-22T18:40:12Z2007-04-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfOLIVEIRA, Fernando César Gama de. Contribution to the Development of a Spaceframe Vehicle Structure Using the Finite Element Method and Heuristic Methods of Numerical Optimization. 2007. 158 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14872porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2016-06-23T07:07:01Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/14872Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T07:07:01Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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