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Publication
Topological Optimization of Tubular Elements Subject to Torsion
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.51 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
The present dissertation investigates the topological optimization of tubular elements under torsional
loading. It focuses on the application of advanced commercial finite element software typically
employed in the automotive and aerospace industries, to an application in civil engineering structures.
The objectives of this research are to evaluate the feasibility of using commercial software for the
structural design of civil engineering structures and to validate the use of nonlinear finite element
analysis (NLFEA) following linear elastic optimization. To that end, a thin-walled commercial pipe is
selected as the case study and the study includes mesh convergence and computational efficiency. The
topology is optimized for volume fraction (60%). The optimized geometry is then subjected to nonlinear analysis to assess its performance under torsion. The analysis indicates that at a volume fraction
of 60%, the optimized pipe leads to a 32.5% decrease in torque resistance.
A presente dissertação investiga a otimização topológica de elementos tubulares sujeitos à torção. A investigação concentra-se na aplicação de um software de elementos finitos comercial avançado, normalmente utilizado nas indústrias automóvel e aeroespacial, numa aplicação em estruturas de engenharia civil. Os objetivos desta investigação são avaliar a viabilidade da utilização de software comercial para o projeto estrutural de estruturas de engenharia civil e validar a utilização da análise de elementos finitos não lineares (NLFEA) após otimização elástica linear. Para tal, foi modelado um tubo comercial de parede fina e selecionado como caso de estudo e o estudo inclui a convergência da malha e a eficiência computacional. A otimização da topologia é realizada para uma fração de volume de (60%). Posteriormente, a geometria otimizada é sujeita a análises não lineares, com o objetivo de avaliar o seu desempenho sob carga de torção. A análise indica que, numa fração de volume de 60%, o tubo otimizado leva a uma redução de 32,5% na resistência ao torque.
A presente dissertação investiga a otimização topológica de elementos tubulares sujeitos à torção. A investigação concentra-se na aplicação de um software de elementos finitos comercial avançado, normalmente utilizado nas indústrias automóvel e aeroespacial, numa aplicação em estruturas de engenharia civil. Os objetivos desta investigação são avaliar a viabilidade da utilização de software comercial para o projeto estrutural de estruturas de engenharia civil e validar a utilização da análise de elementos finitos não lineares (NLFEA) após otimização elástica linear. Para tal, foi modelado um tubo comercial de parede fina e selecionado como caso de estudo e o estudo inclui a convergência da malha e a eficiência computacional. A otimização da topologia é realizada para uma fração de volume de (60%). Posteriormente, a geometria otimizada é sujeita a análises não lineares, com o objetivo de avaliar o seu desempenho sob carga de torção. A análise indica que, numa fração de volume de 60%, o tubo otimizado leva a uma redução de 32,5% na resistência ao torque.
Description
Keywords
Aço Análise Não Linear Método dos Elementos Finitos Otimização Topológica Torção Tubo