Otimização de estruturas treliçadas considerando análise não linear e carregamento dinâmico

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dc.contributor.advisor-co1Rodrigues, Marcos Antonio Campos
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2084-5820
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6963345955441105
dc.contributor.advisor1Alves, Élcio Cassimiro
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6971-2645
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6509450210637509
dc.contributor.authorDomingues, Bárbara Scardini
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9803-736X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1812214517235259
dc.contributor.referee1Dias, João Victor Fragoso
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1455-1519
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0090215976146284
dc.contributor.referee2Medeiros, Guilherme Fleith de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-0252-824X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0811357090167648
dc.date.accessioned2024-09-10T12:05:42Z
dc.date.available2024-09-10T12:05:42Z
dc.date.issued2024-05-03
dc.description.abstractStructural optimization techniques help designers to develop economical projects more efficiently, in addition to automating the design process. Some large-scale truss structures may present dynamic loading, large displacements, and material plastification, requiring a nonlinear analysis. Therefore, this work aims to optimize truss structures considering geometric and material nonlinear behavior when subjected to dynamic loading. Thus, it was necessary to determine the cross-sectional area of the bars that minimizes the total mass of the structure, imposing constraints on nodal displacements, axial stresses, and axial compression force. For the optimization problem, a computational program was developed on the Matlab platform using Particle Swarm Optimization (PSO) and the Genetic Algorithm (GA), a native Matlab tool to verify the results. The geometric and material nonlinear dynamic analysis procedure was performed using the Ansys software, with the Newmark method coupled with the Newton-Raphson method. Examples of plane and spatial trusses subjected to different types of dynamic loading were solved using the developed computational program and validated by comparison with solutions present in the literature. The results indicated that the effect of nonlinearities on the optimized structures is particular to each case, PSO was the algorithm that shown best performance and robustness and the damping effect led to a reduction in the final mass
dc.description.resumoAs técnicas de otimização estrutural, além de automatizar o processo de dimensionamento, ajudam os projetistas a desenvolverem projetos mais econômicos de maneira mais eficiente. Algumas estruturas treliçadas de grande escala podem apresentar carregamentos dinâmicos, grandes deslocamentos e plastificação do material, sendo necessária uma análise não linear. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo realizar a otimização de estruturas treliçadas com comportamento não linear geométrico e físico submetidas a carregamento dinâmico. Para isso, foi necessário determinar a área da seção transversal das barras que minimiza a massa total da estrutura, impondo-se restrições aos deslocamentos nodais, tensões axiais e força axial de compressão. Para o problema de otimização, foi desenvolvido um programa computacional na plataforma Matlab, utilizando o Algoritmo de Dispersão de Partículas (PSO), o Algoritmo Genético (AG), em ferramenta nativa do Matlab, foi empregado para verificação e comparação dos resultados. O procedimento de análise dinâmica não linear geométrica e física foi realizada por meio do software Ansys, utilizando o método de Newmark acoplado ao método Newton-Raphson. Exemplos de treliças planas e espaciais submetidas a diferentes tipos de carregamento dinâmico foram resolvidos com a aplicação do programa computacional desenvolvido e validados por meio da comparação com soluções presentes na literatura. Os resultados indicaram que o efeito das não linearidades na otimização das estruturas é particular para cada caso, o PSO foi o algoritmo que teve melhor desempenho e robustez e o efeito do amortecimento levou a uma redução na massa final
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (Fapes)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17714
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectAnálise estrutural (Engenharia)
dc.subjectOtimização estrutural
dc.subjectDinâmica
dc.subjectConstrução metálica
dc.subjectNão linearidade geométrica
dc.subjectAnálise dinâmica
dc.subjectTreliças
dc.subjectEstruturas de aço
dc.subjectStructural optimization
dc.subjectGeometric nonlinearity
dc.subjectMaterial nonlinearity
dc.subjectDynamic analysis
dc.subjectTrusses
dc.subjectSteel structures
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleOtimização de estruturas treliçadas considerando análise não linear e carregamento dinâmico
dc.typemasterThesis
foaf.mboxbarbara.scardini@gmail.com
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