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Abstract(s)
Structural optimization has been growing in recent years, as it is an excellent tool to obtain reliable and high-performance products. In addition to reducing the waste of resources and emissions as well as the production cost, this can be applied in several areas from engineering to medicine. The numerical method most used in recent decades to obtain structurally optimized parts is the finite element method (FEM) and it is included in the group called mesh-based methods. However, the application of these methods in parts with complex geometries and in large deformation problems result in low accuracy and instable solutions. In order to solve this problem, in the last decades, methods that are independent of a mesh have been developed to obtain unknown variables, called meshless methods. Although meshless methods are still recent and there are few documentations, these have been showing good results compared to the mesh-based methods, proving to be a good alternative. Considering what has been said previously, this work has as main objective the study and analysis of parts subjected to structural optimization using mesh-based and meshless methods, in order to compare the results and verify the benefits of using a type of method instead of the other.
A optimização estrutural tem vindo a crescer nos últimos anos, uma vez que é uma excelente ferramenta para a obtenção de produtos fiáveis e de alto desempenho. Para além de que reduz o gasto de recursos e emissões assim como o preço de produção das mesmas, esta pode ser aplicada em diversas áreas desde a engenharia à medicina. O método numérico mais utilizado nas últimas décadas para a obtenção de partes estruturalmente optimizadas é o método dos elementos finitos (MEF), o qual pode ser incluído no grupo denominado de métodos com malha. No entanto, a aplicação destes métodos em partes com geometrias complexas e em problemas com grandes deformações resultam em soluções com pouca precisão e de baixa estabilidade. De modo a solucionar este problema, nas últimas décadas, têm vindo a ser desenvolvidos métodos que são independentes de uma malha para a obtenção das varáveis desconhecidas, denominados de métodos sem malha. Apesar dos métodos sem malha ainda serem recentes e existir pouca documentação, estes têm vindo a mostrar bons resultados comparativamente aos métodos com malha provando ser uma boa alternativa. Tendo em conta o referido anteriormente, este trabalho tem como objectivo principal o estudo e análise de partes submetidas a optimização estrutural utilizando métodos com malha e sem malha, de modo a comparar os resultados e verificar os benefícios da utilização de um tipo de método relativamente ao outro.
A optimização estrutural tem vindo a crescer nos últimos anos, uma vez que é uma excelente ferramenta para a obtenção de produtos fiáveis e de alto desempenho. Para além de que reduz o gasto de recursos e emissões assim como o preço de produção das mesmas, esta pode ser aplicada em diversas áreas desde a engenharia à medicina. O método numérico mais utilizado nas últimas décadas para a obtenção de partes estruturalmente optimizadas é o método dos elementos finitos (MEF), o qual pode ser incluído no grupo denominado de métodos com malha. No entanto, a aplicação destes métodos em partes com geometrias complexas e em problemas com grandes deformações resultam em soluções com pouca precisão e de baixa estabilidade. De modo a solucionar este problema, nas últimas décadas, têm vindo a ser desenvolvidos métodos que são independentes de uma malha para a obtenção das varáveis desconhecidas, denominados de métodos sem malha. Apesar dos métodos sem malha ainda serem recentes e existir pouca documentação, estes têm vindo a mostrar bons resultados comparativamente aos métodos com malha provando ser uma boa alternativa. Tendo em conta o referido anteriormente, este trabalho tem como objectivo principal o estudo e análise de partes submetidas a optimização estrutural utilizando métodos com malha e sem malha, de modo a comparar os resultados e verificar os benefícios da utilização de um tipo de método relativamente ao outro.
Description
Keywords
Structural optimization Topology optimization Meshless methods Finite element method Optimização estrutural Optimização topológica Métodos sem malha Método dos Elementos Finitos