Otimização multiobjetivo de cascas de materiais compostos laminados com orientação variável de fibras

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Santana, Pedro Bührer
• Orientador(a): Gomes, Herbert Martins
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Otimização multiobjetivo; Compósitos laminados
• Palavras-chave em Inglês: Multi-objective optimization; Shell composite material; Natural frequencies; MOQPSO; Variable fiber orientation; Finite elements
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/229370

Os materiais compostos têm ganhado destaque como material de uso intensivo na indústria aeroespacial e mecânica devido às suas características de rigidez e baixo peso. A possibilidade de projetar peças de materiais compostos com orientação variável das fibras ao nível da camada, seguindo contornos suaves, torna este material ainda mais atrente, evitando a subutilização da rigidez e resistência das fibras, como ocorre no projeto convencional. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para a otimização do comportamento estático e dinâmico de cascas de materiais laminados compostos pela definição de uma orientação variável da fibra. Curvas parametrizadas são usadas para definir a orientação variável das fibras e os pontos de controle geradores das funções de interpolação que definem o padrão das fibras são assumidos como parâmetros de projeto. Um algoritmo monoobjetivo Particle Swarm Optimization (PSO) e um multiobjetivo baseado no Quantum Particle Swarm Optimization (MOQPSO) são utilizados como otimizadores. O algoritmo MOQPSO foi selecionado devido às suas características reportadas de boa convergência, com menor propensão a ficar preso em mínimos locais. Exemplos de otimização de cascas e placas compostas quanto a cargas de flambagem, frequências naturais e curvaturas das fibras são usados para demonstrar suas capacidades. Os resultados são comparados com soluções consideradas ótimas encontradas na literatura. Ao final, os resultados da orientação das fibras encontrados no material composto foram muito semelhantes aos relatados na literatura, confirmando a validade da metodologia proposta.