Otimização topológica multiobjetivo de estruturas submetidas a carregamentos termo-mecânicos

Abstract

La optimización de la topología estructural es una herramienta útil aplicada en muchos campos de ingeniería, habiéndose establecido en los entornos académicos e industriales. En muchos casos prácticos, las cargas mecánicas y térmicas ocurren simultáneamente en una estructura. En estos casos, la aplicación de la optimización de la topología estructural debe considerar los requisitos térmicos y mecánicos. Por esta razón, se necesita desarrollar un enfoque multifísico y multiobjetivo para la solución de este tipo de problemas. El presente trabajo está dedicado al estudio del método BESO (BESO - Bidirectional Evolutionary Structural Optimization) aplicado a sistemas multifísicos teniendo en cuenta las cargas termomecánicas como cargas corporales dependientes del diseño. Las funciones objetivas consideradas son el cumplimiento y la capacidad térmica del sistema. El análisis termomecánico se lleva a cabo utilizando un método de acoplamiento secuencial, donde la respuesta del campo térmico se obtiene inicialmente y, en la secuencia, se calculan las cargas térmicas o las cargas de dilatación. También se analiza el problema de optimización termomecánica biobjetivo, donde se consideran dos funciones objetivo simultáneamente. Para validar los procedimientos implementados en este trabajo, se presentan algunos ejemplos bidimensionales de optimización de sistemas termomecánicos. La viabilidad del método para la aplicación en problemas de ingeniería y la comparación de los resultados obtenidos con otros métodos, permite afirmar que las técnicas propuestas pueden utilizarse en la solución de problemas de optimización de sistemas termomecánicos.