Otimização de estruturas reticuladas incluindo os efeitos da não linearidade geométrica na análise estrutural

Abstract

A crescente competitividade no ramo industrial tem levado as indústrias buscarem por métodos mais eficientes de fabricação e redução de custos em geral. Tratando-se de estruturas metálicas, essa redução de custo, normalmente, está associada à redução de massa da estrutura, a qual é obtida com a utilização de elementos estruturais esbeltos. Assim, a fim de garantir maior segurança a esses sistemas, a consideração das ocorrências de flambagem e os comportamentos não lineares da estrutura, tornam-se fatores decisivos para um projeto adequado às condições reais de utilização. Nesta conjuntura, o presente trabalho teve como objetivo a implementação numérica de um algoritmo de otimização metaheurístico considerando, na análise estrutural, o comportamento linear e não linear geométrico de treliças planas e espaciais. Atendendo a esse propósito, realizou-se inicialmente uma breve fundamentação teórica sobre: análise estrutural; método dos elementos finitos para análise linear e não linear geométrica de elementos de barra; problemas de otimização e métodos para solução dos mesmos. Posteriormente, realizou-se a implementação de modelos numéricos para análise estrutural, os quais foram incorporados a um algoritmo de otimização por enxame de partículas. Por fim, desenvolveu-se uma interface gráfica para entrada dos dados e visualização dos resultados da otimização estrutural. Para validação dos modelos implementados, exemplos comuns da literatura foram analisados e comparados. Os resultados obtidos foram condizentes aos presentes na literatura, assim verificou-se que os modelos implementados estão operando corretamente. Notou-se o quão significativo é a consideração dos critérios de flambagem na análise de estruturas esbeltas, uma vez que uma única barra que venha sofrer os efeitos de flambagem pode influenciar no comportamento de todas as demais barras da estrutura.