[pt] OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ESTRUTURAS DE GRANDE PORTE UTILIZANDO O MÉTODO DE GROUND STRUCTURES EM GPU

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: ARTURO ELI CUBAS RODRIGUEZ
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] METODO DO ELEMENTO FINITO; [pt] RESOLVEDORES DE SISTEMAS; [pt] COMPUTACAO EM GPU; [pt] COMPUTACAO DE ALTO DESEMPENHO; [pt] OTIMIZACAO LINEAR; [pt] OTIMIZACAO TOPOLOGICA; [en] FINITE ELEMENT METHOD; [en] LINEAR EQUATIONS SOLVERS; [en] GPU COMPUTING; [en] HIGH PERFORMANCE COMPUTING; [en] LINEAR OPTIMIZATION; [en] TOPOLOGY OPTIMIZATION
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=37990&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=37990&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.37990

[pt] A otimização topológica tem como objetivo encontrar a distribuição mais eficiente de material em um domínio especificado sem violar as restrições de projeto definidas pelo usuário. Quando aplicada a estruturas contínuas, a otimização topológica é geralmente realizada por meio de métodos de densidade, conhecidos na literatura técnica. Neste trabalho, daremos ênfase à aplicação de sua formulação discreta, na qual um determinado domínio é discretizado na forma de uma estrutura base, ou seja, uma distribuição espacial finita de nós conectados entre si por meio de barras de treliça. O método de estrutura base fornece uma aproximação para as estruturas de Michell, que são compostas por um número infinito de barras, por meio de um número reduzido de elementos de treliça. O problema de determinar a estrutura final com peso mínimo, para um único caso de carregamento, considerando um comportamento linear elástico do material e restrições de tensão, pode ser formulado como um problema de programação linear. O objetivo deste trabalho é fornecer uma implementação escalável para o problema de otimização de treliças com peso mínimo, considerando domínios com geometrias arbitrárias. O método remove os elementos que são desnecessários, partindo de uma treliça cujo grau de conectividade é definido pelo usuário, mantendo-se fixos os pontos nodais. Propomos uma implementação escalável do método de estrutura base, utilizando um algoritmo de pontos interiores eficiente e robusto, em um ambiente de computação paralela (envolvendo unidades de processamento gráfico ou GPUs). Os resultados apresentados, em estruturas bi e tridimensionais com milhões de barras, ilustram a viabilidade e a eficiência computacional da implementação proposta.