Otimização da topologia estrutural recorrendo a técnicas discretas computacionais - Monteiro, Emanuel Videira (2021)
A otimização estrutural é a área da ciência que procura obter a melhor configuração para um conjunto de variáveis, maximizando a performance da estrutura e ao mesmo tempo minimizando os custos associados. Esta área é de grande importância não apenas pela sua contribuição a nível económico, mas também porque permite minimizar o consumo de recursos naturais e, consequentemente, a poluição ambiental. Nos últimos anos, devido ao forte crescimento das tecnologias computacionais, a otimização estrutural tem demonstrado ser um processo de grande relevância na indústria. Tendo surgido, neste contexto, novas técnicas e softwares de cálculo capazes de executarem este processo com maior eficiência. Atualmente, a otimização estrutural topológica é tipicamente efetuada recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF). No entanto, nos últimos anos, têm surgido novos métodos capazes de ultrapassar determinados problemas existentes no MEF relacionados com a geração da malha e precisão dos resultados. Os métodos sem malha são técnicas de discretização alternativas que possibilitam a obtenção de soluções aproximadas do problema, sem a necessidade, tal como o nome indica, de uma malha de discretização estruturada. Nos últimos anos, a área da mecânica computacional relacionada com a otimização estrutural tem crescido significativamente. Presentemente, existem vários algoritmos de otimização disponíveis na literatura, os quais têm sido preferencialmente combinados com o MEF. O objetivo desta dissertação é analisar estruturas mecânicas através da combinação dos métodos sem malha com algoritmos de otimização, e obter uma forma estruturalmente otimizada, reduzindo a sua massa e aumentando a sua rigidez relativa. Assim, várias estruturas foram analisadas e diversas configurações geométricas alternativas são propostas.