OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ESTRUTURAS ELÁSTICAS CONTÍNUAS ATRAVÉS DO MÉTODO DA SELEÇÃO DIRECIONAL PROGRESSIVA
otimização topológica, método da seleção direcional progressiva, estruturas elásticas contínuas, otimização topológica evolucionária.
Este estudo apresenta uma abordagem inovadora para a Otimização Topológica (OT) de estruturas elásticas contínuas bidimensionais utilizando o método de Seleção Direcional Progressiva (SDP). O principal objetivo da obtenção da topologia estrutural ótima é determinar a distribuição de material mais eficiente dentro de um domínio, considerando uma função objetivo e restrições mecânicas. Diversas pesquisas foram conduzidas sobre métodos numéricos para OT de estruturas contínuas, sendo que a maioria dessas abordagens baseia-se na análise pelo método dos elementos finitos. Esta abordagem discretiza o domínio de projeto em uma malha refinada de elementos. Dentro desse contexto, o procedimento de otimização define a topologia da estrutura avaliando, em cada ponto do domínio, se deve haver material (elemento sólido) ou não (elemento vazio). A Otimização Estrutural Evolucionária (OEE) baseia-se no conceito simples de que o projeto ótimo pode ser alcançado por meio da remoção progressiva de material ineficiente do domínio de projeto. No entanto, a eficiência intrínseca da OEE é comprometida quando se torna necessário identificar a melhor solução comparando múltiplas soluções geradas intuitivamente por meio de diferentes parâmetros. Para aproveitar a simplicidade da OEE, reduzindo ao mesmo tempo a dependência da experiência do projetista, o método SDP inspira-se nos processos de seleção natural observados na biologia. Ele emprega uma estratégia para satisfazer a função objetivo de um domínio analisado discretizado, sujeito a uma restrição de volume. Diferentemente dos métodos tradicionais, o método SDP avalia critérios de desempenho mecânico — como a energia de deformação ou a tensão de von Mises — dentro de subdomínios, e integra um mecanismo de seleção que remove progressivamente os elementos menos eficientes da população inicial. A seleção da população baseia-se em critérios de desempenho específicos do problema, por meio de um processo iterativo que se encerra quando a topologia otimizada deixa de evoluir. A metodologia e os resultados apresentados estabelecem uma base para futuras pesquisas e desenvolvimentos no campo da otimização topológica de estruturas contínuas.