Otimização topológica multiescala aplicada a problemas dinâmicos - Moreira, João Baptista Dias (2018)
Em áreas que demandam componentes de alto desempenho como a indústria automotiva, aeronáutica e aeroespacial, a otimização do desempenho dinâmico de estruturas é buscada através de diferentes abordagens, como o projeto de materiais específicos à aplicação, ou otimização estrutural topológica. Em particular, o método de otimização estrutural evolucionária bidirecional BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) tem sido utilizado no projeto simultâneo de estruturas hierárquicas, o que significa que o domínio estrutural consiste não somente na estrutura como também na topologia microestrutural dos materiais empregados. O objetivo desse trabalho consiste em aplicar a metodologia BESO na resolução de problemas multiescala bidimensionais visando à maximização da frequência fundamental de estruturas, assim como a minimização de sua resposta quando sujeitas a excitações forçadas numa determinada faixa de frequências. O método da homogeneização é introduzido e aplicado na integração entre as diferentes escalas do problema. Em especial, o modelo de interpolação material é generalizado para o uso de dois materiais no caso de otimização da resposta no domínio da frequência. A metodologia BESO foi aplicada a casos de otimização tomando como domínio estrutural somente a macroescala (projeto estrutural), somente a microescala (projeto material), assim como ambas as escalas concomitantemente (projeto multiescala). Para os casos estudados, a redistribuição de material na macroescala levou a resultados melhores em relação à otimização que modifica a microestrutura. Para a maximização da frequência fundamental, a otimização multiescala obteve os melhores resultados, já para a minimização da resposta em frequência, a otimização somente na macroescala se mostrou mais eficiente.