Loading...
Publication
Otimização estrutural de uma biela de motor utilizando métodos de otimização topológica sem malha
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 6.86 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
In recent years, meshless methods have gained significant attention in the scientific community,
undergoing substantial methodological advancements. These methods have emerged as a
promising alternative to traditional finite element methods, particularly for problems involving
complex geometries and large deformations. They address some of the shortcomings of the
Finite Element Method approach (FEM), such as mesh dependency and difficulties in handling
severe mesh distortion. This dissertation investigates the potential of combining meshless
methods with topology optimization techniques for the design of lightweight and efficient
structural components. The study focuses on two specific formulations, the Radial Point
Interpolation Method (RPIM) and the Natural Neighbour Radial Point Interpolation Method
(NNRPIM) combined with a Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO)
algorithm, which are compared against FEM. First, benchmark examples were addressed,
allowing to understand the performance and reliability of the meshless methods formulations.
Then, an engine rod was analysed and structurally optimized using the meshless topology
optimization framework. The results show that meshless methods are capable of producing
optimized results very close with the FEM, permitting to consider meshless methods an
alternative technique to FEM.
Nos últimos anos, os métodos sem malha têm ganho atenção significativa na comunidade científica, passando por avanços substanciais. Estes métodos surgiram como uma alternativa promissora aos métodos tradicionais dos elementos finitos, particularmente para problemas que envolvem geometrias complexas e grandes deformações. Estes métodos corrigem algumas das limitações do Método dos Elementos Finitos (FEM), como a dependência da malha e as dificuldades em lidar com grandes distorções de malha. Esta dissertação investiga o potencial da combinação de métodos sem malha com técnicas de otimização topológica para o projeto de componentes estruturais leves e eficientes. O estudo concentra-se em duas formulações específicas, o Radial Point Interpolation Method (RPIM) e o Natural Neighbour Radial Point Interpolation Method (NNRPIM) combinados com um algoritmo Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO), que são comparados com o FEM. Primeiro foram abordados exemplos de referência, que permitem compreender o desempenho e a fiabilidade das formulações dos métodos sem malha. De seguida, foi analisado uma biela de um motor foi analisada e otimizada estruturalmente utilizando métodos de otimização topológica combinados com métodos sem malha. Os resultados mostram que os métodos sem malha são capazes de produzir resultados otimizados muito próximos dos obtidos com o FEM, permitindo considerá-los como uma técnica alternativa ao FEM.
Nos últimos anos, os métodos sem malha têm ganho atenção significativa na comunidade científica, passando por avanços substanciais. Estes métodos surgiram como uma alternativa promissora aos métodos tradicionais dos elementos finitos, particularmente para problemas que envolvem geometrias complexas e grandes deformações. Estes métodos corrigem algumas das limitações do Método dos Elementos Finitos (FEM), como a dependência da malha e as dificuldades em lidar com grandes distorções de malha. Esta dissertação investiga o potencial da combinação de métodos sem malha com técnicas de otimização topológica para o projeto de componentes estruturais leves e eficientes. O estudo concentra-se em duas formulações específicas, o Radial Point Interpolation Method (RPIM) e o Natural Neighbour Radial Point Interpolation Method (NNRPIM) combinados com um algoritmo Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO), que são comparados com o FEM. Primeiro foram abordados exemplos de referência, que permitem compreender o desempenho e a fiabilidade das formulações dos métodos sem malha. De seguida, foi analisado uma biela de um motor foi analisada e otimizada estruturalmente utilizando métodos de otimização topológica combinados com métodos sem malha. Os resultados mostram que os métodos sem malha são capazes de produzir resultados otimizados muito próximos dos obtidos com o FEM, permitindo considerá-los como uma técnica alternativa ao FEM.
Description
Keywords
Finite Element Method Meshless Methods Structural Optimization Radial Point Interpolation Method (RPIM) Natural Neighbour Radial Point Interpolation Method (NNRPIM) Método de Elementos Finitos Métodos sem Malha Otimização Estrutural