Otimização topológica de treliças hiperestáticas considerando incertezas

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Luiz, Camila Barella
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Confiabilidade Estrutural; Otimização baseada em confiabilidade; Otimização de Risco; Otimização topológica; Reliability Based Design Optimization; Risk optimization; Structural reliabilty; Topology optimization
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-02052023-150722/

Embora a otimização topológica de treliças seja objeto de estudo desde as primeiras pesquisas sobre da otimização estrutural, problemas com restrição de flambagem ainda são um desafio devido a descontinuidade da derivada das cargas críticas e dificuldade na definição dos comprimentos de flambagem durante a otimização. Nesse contexto, ainda há um número restrito de pesquisas que consideram as incertezas e a possibilidade de falhas progressivas após ruptura inesperada de um elemento. Essas desconsiderações levam a respostas ótimas isostáticas, contrariando um dos requisitos mínimos para prevenção do colapso progressivo exigidos pelas normas internacionais. A redundância permite a redistribuição dos esforços após a falha inesperada de um elemento, sendo essencial para a segurança das estruturas. Diante disso, esta pesquisa teve por objetivo comparar duas formulações de otimização baseada em incertezas, Reliability Based Design Optimization (RBDO) e Risk Optimization (RO), aplicadas ao problema topológico de treliças com restrições de flambagem considerando a capacidade de redistribuição dos esforços das estruturas redundantes. Para isto, desenvolveu-se um código de otimização determinístico, Firefly, acoplado a algoritmos de confiabilidade considerando instabilidades locais e global. O modelo mecânico foi representado pelo método dos elementos finitos posicional, que implica a consideração da não linearidade geométrica. Os resultados mostram que, mesmo considerando a capacidade da redistribuição dos esforços das estruturas hiperestáticas, a formulação RBDO sempre encontra estruturas ótimas isostáticas. Todavia, a formulação baseada em risco inclui topologias hiperestáticas entre as soluções ótimas. Isto é possível pela diferenciação do custo de colapso direto de estruturas isostáticas, do colapso progressivo de estruturas hiperestáticas.