2024
Otimização de Estruturas e Sistemas Mecânicos
Nome: Otimização de Estruturas e Sistemas Mecânicos
Cód.: EME13157D
6 ECTS
Duração: 15 semanas/156 horas
Área Científica:
Engenharia Mecânica
Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
O projecto de sistemas estruturais é multidisciplinar havendo em geral que resolver vários problemas acoplados, procurando encontrar uma solução optimizada. O objectivo deste curso é o de introduzir os alunos à análise de sistemas mecânicos e à optimização estrutural, fornecendo-lhes as ferramentas adequadas. No final os alunos devem possuir conhecimentos e capacidade para efectuar o projecto óptimo destes sistemas.
Conteúdos Programáticos
Funções objectivo em estruturas. Algoritmos de optimização. Óptimos locais e globais. Análise de sensibilidades: Análise de sensibilidades às variáveis de projecto. Sensibilidades por diferenças finitas. Sensibilidades analíticas. Diferenciação automática. Algoritmos clássicos, genéticos e evolutivos. Utilização dos programas Ansys e Matlab na análise e optimização do projecto de estruturas, placas, cascas e compósitos.
Formação dos sistemas de equações globais para a análise cinemática de um mecanismo e a sua solução numérica. A resolução utilizando o método de Newton-Raphson, e a modularidade da construção da matriz jacobiana. Análise de modelos contidos em códigos comerciais e sua aplicabilidade.
Elementos de vigas e de placas. Formulação de juntas de corpos flexíveis. Métodos de subestruturas. Linearização de sistemas complexos. Controlo de sistemas mecânicos e estruturas como caso de aplicação. Biomecânica do movimento como caso de aplicação. Contacto/impacto de sistemas mecânicos
Formação dos sistemas de equações globais para a análise cinemática de um mecanismo e a sua solução numérica. A resolução utilizando o método de Newton-Raphson, e a modularidade da construção da matriz jacobiana. Análise de modelos contidos em códigos comerciais e sua aplicabilidade.
Elementos de vigas e de placas. Formulação de juntas de corpos flexíveis. Métodos de subestruturas. Linearização de sistemas complexos. Controlo de sistemas mecânicos e estruturas como caso de aplicação. Biomecânica do movimento como caso de aplicação. Contacto/impacto de sistemas mecânicos
Métodos de Ensino
Leccionação de aulas teóricas ou orientação de estudo, esclarecimento de dúvidas, tendo cada aluno de responsabilizar-se pelo estudo da bibliografia indicada pelo docente.
Consoante os tópicos poderão ser promovidos seminários focados sobre pontos específicos do conteúdo programático.
Avaliação: Realização de trabalhos práticos e um projecto com discussão final.
Consoante os tópicos poderão ser promovidos seminários focados sobre pontos específicos do conteúdo programático.
Avaliação: Realização de trabalhos práticos e um projecto com discussão final.
Bibliografia
Elements of Structural Optimization, R. T. Haftka, Z. Gürdal, Kluwer Academic Publishers
Introduction to Optimum Design, J. S. Arora, Elsevier Academic Press
Computer Aided Analysis of Mechanical Systems, P. E. Nikravesh, Prentice-Hall.
Computational Dynamics, Second Edition, A. A. Shabana, John Wiley & Sons, Inc.
Nonlinear finite elements for continua and structures, T. Belytschko, W. K. Liu, B. Moran, John Wiley and Sons.
H. Pina (1995) Métodos Numéricos, McGraw-Hill.
Trefethen, L. N. & Bau, D. (1997) Numerical Linear Algebra, SIAM.
Stewart, G. W. (1998) Afternotes Goes to Graduate School, SIAM.
Bazaraa MS, Shetty CM. Nonlinear Programming: Theory and Algorithms. Wiley, NY 1979.
J. Nocedal and S. Wright, Numerical Optimization, Springer 1999
The finite element method, Vol.1, 2 e 3, O. C. Zienkiewicz, R. L.Taylor, Butterworth-Heinemann.
Introduction to Optimum Design, J. S. Arora, Elsevier Academic Press, 2004.
Introduction to Optimum Design, J. S. Arora, Elsevier Academic Press
Computer Aided Analysis of Mechanical Systems, P. E. Nikravesh, Prentice-Hall.
Computational Dynamics, Second Edition, A. A. Shabana, John Wiley & Sons, Inc.
Nonlinear finite elements for continua and structures, T. Belytschko, W. K. Liu, B. Moran, John Wiley and Sons.
H. Pina (1995) Métodos Numéricos, McGraw-Hill.
Trefethen, L. N. & Bau, D. (1997) Numerical Linear Algebra, SIAM.
Stewart, G. W. (1998) Afternotes Goes to Graduate School, SIAM.
Bazaraa MS, Shetty CM. Nonlinear Programming: Theory and Algorithms. Wiley, NY 1979.
J. Nocedal and S. Wright, Numerical Optimization, Springer 1999
The finite element method, Vol.1, 2 e 3, O. C. Zienkiewicz, R. L.Taylor, Butterworth-Heinemann.
Introduction to Optimum Design, J. S. Arora, Elsevier Academic Press, 2004.
Certificações
