Contribuição ao desenvolvimento de uma estrutura veicular tipo spaceframe usando o método dos elementos finitos e métodos heurísticos de otimização numérica / Contribution to the Development of a Spaceframe Vehicle Structure Using the Finite Element Method and Heuristic Methods of Numerical Optimization

AUTOR(ES)

Fernando César Gama de Oliveira

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O foco do trabalho está em oferecer uma contribuição ao desenvolvimento do projeto e construção de uma estrutura veicular tridimensional do tipo Spaceframe. Por ser de natureza complexa, as estruturas veiculares requerem o uso de ferramentas computacionais modernas que fornecem soluções aproximadas para o problema, uma vez que a obtenção de soluções analíticas clássicas é inviável para tal aplicação. O objetivo principal deste trabalho é a obtenção de uma configuração ótima de chassis que represente uma adequada solução de compromisso entre os requisitos de baixo peso e alta rigidez torsional. A estrutura foi modelada utilizando o Método dos Elementos Finitos (FEM) através do software comercial ANSYS. A utilização do método partiu da definição da geometria inicial, discretização do modelo por meio de elementos de barra e aplicação de uma análise linear estática para o cálculo da rigidez torsional do chassis e cálculo de sua massa inicial. Esta configuração inicial foi então submetida a Métodos Heurísticos de Otimização Numérica visando a evolução do projeto e a busca pela configuração ótima. Foram aplicados os Métodos da Colônia de Formigas (ACO), Enxame de Partículas (PSO) e dos Algoritmos Genéticos (GA) para quatro tipos de formulações. Bons resultados foram obtidos ao utilizar o Método PSO para o caso onde a massa e a rigidez foram tomados como restrições de desigualdade. A configuração final obtida para a estrutura otimizada apresentou massa 35% menor que a inicial ao mesmo tempo em que a sua rigidez é 62% maior. Os resultados obtidos conduzem a amplas perspectivas futuras para a continuação deste trabalho através da realização de mais etapas de otimização, assim como a construção da estrutura em escala real.

ASSUNTO(S)

estrutura veicular fem massa rigidez torsional otimização numérica engenharia mecanica veículos a motor otimização estrutural vehicle structure mass torsional stiffness numerical optimzation

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