Otimização de forma de cascas via deformação livre de forma baseado em NURBS

• Autor(a) principal: Espath, Luis Felipe da Rosa
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/19043
• topic: Elementos finitos; Otimização matemática; Estruturas (Engenharia); NURBS; Free-form deformation; Mathematical optimization; Finite element method

Neste trabalho buscou-se consolidar a união entre três áreas do conhecimento: a parametrização de curvas e superfícies do tipo B-spline racionais não-uniformes (NURBS), a otimização matemática e a análise estrutural por elementos finitos. A união destas três áreas é realizada neste trabalho através da otimização de formas de cascas, devido ao fato de que as características mecânicas dos materiais devem refletir-se na forma da estrutura e sua distribuição de espessura expressando um máximo desempenho. Estas variáveis, forma e distribuição de espessura, possuem um rol dominante nos projetos de engenharia, já que mínimas quantidades de materiais, uma frequência específica, um estado puro de tensões de membrana são típicos objetivos de projeto. Neste contexto, obter a forma e a distribuição de espessura adequadas são conceitos intrínsecos à otimização estrutural. Portanto, implementaram-se técnicas para modificar a geometria de cascas, sem perder a parametrização, sem a necessidade de gerar uma nova malha de elementos finitos ao se modificar a forma e ainda ter controle sobre a distorção da malha para evitar erros numéricos inaceitáveis. A modificação de forma é fomentada pelo código de otimização, programação quadrática sequencial (SQP), motivado pelas análises da casca por elementos finitos. A modificação de forma é realizada pela técnica de deformação livre de forma (free-form deformation) com a parametrização NURBS. Nos resultados da otimização de formas de cascas obtiveram-se cascas com alto desempenho estrutural e esteticamente agradáveis.