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Abstract(s)
Os materiais com gradiente funcional (FGM) são um tipo de material compósito em que as suas propriedades resultam da combinação dos materiais constituintes, e variam em função de uma ou mais coordenadas espaciais, o que permite personalizar o componente em função da sua aplicação futura, dentro dos limites necessários, permitindo que o material adquira características especificas num dado ponto. Nos últimos anos, estes materiais têm sido o foco de muitos investigadores, já que, além da capacidade de projeto personalizado de estruturas, têm ainda a vantagem de serem minimizadas transições abruptas de tensões, comuns em compósitos laminados. Apesar de existirem inúmeros trabalhos publicados sobre vigas, placas e cascas em FGM, em que o gradiente é função da espessura do componente, não foram encontrados estudos de treliças e pórticos construídos em FGM, nem em 2D nem 3D. O presente trabalho tem como objetivo, numa primeira fase, a análise estática e dinâmica de vibração livre desse tipo de estruturas, em que o gradiente é função da coordenada vertical dos componentes viga-barra que as constituem, e posteriormente, o projeto ótimo destas estruturas, através de duas técnicas meta heurísticas de otimização, designadamente o algoritmo de Arquimedes e o das Raposas Vermelhas.
Functionally Graded Materials (FGM) are a type of composite material in which its properties result from the combination of the constituent materials, and vary according to one or more spatial coordinates, which allows the component to be customized according to its future application, within the necessary limits, allowing the material to acquire specific characteristics at a given point. In recent years, these materials have been the focus of many researchers, since, in addition to the ability to custom design structures, they also have the advantage of minimizing abrupt stress transitions, common in laminated composites. Although there are numerous published works on beams, plates and shells in FGM, in which the gradient is a function of the component thickness, no studies of trusses and frames built in FGM were found, neither in 2D nor 3D. The present work aims, in a preliminary phase, the static and dynamic analysis of free vibration of this type of structures, in which the gradient is a function of the vertical coordinate of the beam-bar components that constitute them, and later, the optimal design of these structures, through two meta heuristic optimization techniques, namely the Archimedes algorithm and the Red Foxes algorithm.
Functionally Graded Materials (FGM) are a type of composite material in which its properties result from the combination of the constituent materials, and vary according to one or more spatial coordinates, which allows the component to be customized according to its future application, within the necessary limits, allowing the material to acquire specific characteristics at a given point. In recent years, these materials have been the focus of many researchers, since, in addition to the ability to custom design structures, they also have the advantage of minimizing abrupt stress transitions, common in laminated composites. Although there are numerous published works on beams, plates and shells in FGM, in which the gradient is a function of the component thickness, no studies of trusses and frames built in FGM were found, neither in 2D nor 3D. The present work aims, in a preliminary phase, the static and dynamic analysis of free vibration of this type of structures, in which the gradient is a function of the vertical coordinate of the beam-bar components that constitute them, and later, the optimal design of these structures, through two meta heuristic optimization techniques, namely the Archimedes algorithm and the Red Foxes algorithm.
Description
Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
Keywords
Materiais com gradiente funcional Análise de elementos finitos Treliças e pórticos Análise estática e de vibração livre Gradiente na direção da altura da estrutura Algoritmo de otimização de Arquimedes Algoritmo de otimização das raposas vermelhas Functionally graded materials Finite element analysis Trusses and frames Static and free vibration analysis Gradient in the direction of structure’s height Archimedes optimization algorithm
Citation
Gaspar, Joana Sofia Domingues - Modelação e otimização meta-heurística de treliças e pórticos com gradiente funcional. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestrado