Otimização topológica para máxima carga estrutural com restrição volumétrica

Juliano Fin¹; Lavinia Maria Sanabio Alves Borges²; Eduardo Alberto Fancello¹

¹ Universidade Federal de Santa Catarina; ² Universidade Federal do Rio de Janeiro

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-1002

Resumo

A maioria de trabalhos na área de otimização estrutural topológica analiza problemas baseados em modelos constitutivos de comportamento elástico linear. Caso restrições de tensão sejam utilizadas, estas são impostas através da fixação de limites sobre alguma medida de tensão equivalente. Dependendo da aplicação, projetos desta natureza podem ser excessivamente conservativos ao não admitir possibilidade de deformações plásticas da estrutura. Um critério de falha alternativo frequentemente utilizado em projetos mecânicos, é o conceito de carga limite de colapso plástico, isto é, o carregamento no qual a estrutura falha por plastificação completa de alguma seção resistente. A área que lida com esse tipo de critério é chamada Análise Limite. Nessa abordagem, o estado limite é obtido de forma direta como solução de um conjunto não linear de condições de otimalidade, diferentemente de uma abordagem elastoplástica incremental clássica. Este trabalho propõe um procedimento de otimização topológica estrutural que incorpora o problema de estado limite de colapso plástico como equação de estado do problema. O trabalho apresenta a formulação do problema de ótimo, o cálculo de sensibilidade às variáveis de projeto e exemplos numéricos preliminares mostrando resultados promissores para a abordagem.

Palavras-chave: Otimização Topológica; Análise Limite