Otimização topológica evolucionária bidirecional baseada em tensão considerando as teorias de falha estática

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Lima Neto, João Gonçalves, 1999-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Otimização estrutural
Otimização topológica
Falhas estruturais
Structural optimization
Topology optimization
Structural failures
ODS: 12. Consumo e produção responsáveis
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/34033
Resumo: Orientador: Renato Pavanello
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Desta forma, a consideração de outras teorias de falha faz-se necessária para a otimização de estruturas e componentes compostos por materiais cujos micromecanismos de falha estática são incompatíveis com a teoria da energia de distorção. Neste trabalho, o problema-base é formulado sob formas gerais como a maximização da medida-P – função de agregação baseada na norma-P – do coeficiente de segurança associado a uma teoria de falha estática, enquanto o volume é restrito (a partir de um volume prescrito), ou ainda como a minimização do volume sob restrição da medida-P (a partir de uma medida-P prescrita). O problema-base é aplicado considerando teorias de falha estática com envelopes não diferenciáveis que envolvem a aplicação de estratégias adicionais para sua utilização, possibilitando que o método desenvolvido seja aplicado a uma ampla faixa de classes de materiais. A partir de exemplos selecionados, foi possível verificar que a metodologia proposta foi capaz de gerar topologias com magnitudes de tensão máxima compatíveis com trabalhos de referência para a teoria de falha de von Mises-Hencky. Adicionalmente, demonstrou-se que esta é capaz de obter topologias com menor concentração de tensão e maiores coeficientes de segurança quando em comparação à abordagem baseada na minimização compliance média para as teorias de falha de Drucker-Prager, Mohr-modificada e Tsai-WuAbstract: This work addresses the development of a methodology for stress-based topology optimization using the BESO method, considering static failure theories. Although stress-based topology optimization remains a topic of ongoing development, most studies formulate the problem of interest based on the von Mises-Hencky distortion energy theory, even though this theory is not applicable to all types of materials. Therefore, the consideration of other failure theories is essential for optimizing structures and components made of materials whose static failure micromechanisms are incompatible with the distortion energy theory. In this work, the base problem is formulated in general terms as the maximization of the P-measure – an aggregation function based on the P-norm – of the safety factor associated with a static failure theory, while restricting the volume (from a prescribed volume). Alternatively, it is formulated as the minimization of volume under the constraint of the P-measure (from a prescribed P-measure). The base problem is applied considering static failure theories, including those with non-differentiable envelopes that require additional strategies for their application, enabling the developed method to be applied to a wide range of material classes. From selected examples, it was possible to verify that the proposed methodology generated topologies with maximum stress magnitudes compatible with benchmark studies for the von Mises-Hencky failure theory. Additionally, it was demonstrated that this methodology can produce topologies with lower stress concentrations and higher safety factors compared to the approach based on minimizing average compliance for the Drucker-Prager, modified Mohr, and Tsai-Wu failure theoriesAbertoMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia MecânicaCAPES001[s.n.]Pavanello, Renato, 1959-Labaki, JosuéSilva Junior, Francisco Ilson daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLima Neto, João Gonçalves, 1999-20252025-03-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (185 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/34033LIMA NETO, João Gonçalves. Otimização topológica evolucionária bidirecional baseada em tensão considerando as teorias de falha estática. 2025. 1 recurso online (185 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/34033. Acesso em: 29 set. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1508205Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1508205Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-08-15T10:03:05Zoai::1508205Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2025-08-15T10:03:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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