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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Contribuição ao desenvolvimento de uma estrutura veicular tipo spaceframe usando o método dos elementos finitos e métodos heurísticos de otimização numérica
Other Titles: Contribution to the Development of a Spaceframe Vehicle Structure Using the Finite Element Method and Heuristic Methods of Numerical Optimization
metadata.dc.creator: Oliveira, Fernando César Gama de
metadata.dc.contributor.advisor1: Borges, Jose Antonio Ferreira
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, Marcelo Braga dos
metadata.dc.contributor.referee2: Cunha Jr, Sebastião Simões da
metadata.dc.description.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.
Abstract: The main purpose of this work is based in a contribution to the development of the design and construction of a 3-D Spaceframe vehicle structure. Vehicle structures require the use of modern computational tools that guarantee approached solutions for the problem, since in this case the use of classic analytical solutions is not applicable. The work has as main objective the determination of an optimal chassis configuration that takes care of the requirements of low weight and high torsional stiffness by means of a commitment solution. The Finite Elements Method (FEM) has been used for modeling the structure through of the commercial software ANSYS®. It was defined primarily a geometry, a discrete model by means of bar elements and application of a static linear analysis for the calculation of the chassis torsional stiffness as well as its initial mass. This initial configuration was submited to Heuristic Methods of Numerical Optimization, aiming to the design evolution and the optimal configuration search. The Ant Colony Methods (ACO), Particle Swarm (PSO) and Genetic Algorithms (GA) had been applied to four types of formulations. Good results were obtained when using PSO Method for the case where the mass and stiffness had been taken as inequality constraints. The mass of the final design presented 35% reduction when compared to the initial value and its stiffness is 62% greater than this reference. These results lead future perspectives for this work with the use of different optimization strategies, as well as the construction of the real structure.
Keywords: Estrutura veicular
FEM
Massa
Rigidez torsional
Otimização numérica
Vehicle structure
Mass
Torsional stiffness
Numerical optimzation
Veículos a motor
Otimização estrutural
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: OLIVEIRA, Fernando César Gama de. Contribution to the Development of a Spaceframe Vehicle Structure Using the Finite Element Method and Heuristic Methods of Numerical Optimization. 2007. 158 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14872
Issue Date: 27-Apr-2007
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