Optimización topológica aplicada a problemas de elasticidad bidimensional usando elementos finitos

Optimizaci´on topol´ogica es una disciplina relativamente nueva. En forma general, la optimizaci´on topol´ogica puede definirse como ”el procedimiento matem´atico para alcanzar un objetivo mediante el cual se localiza y retira el material innecesario en una estructura, sin comprometer su seguridad.”...

Full description

Autores:
Parra Arango, Ricardo León
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2013
Institución:
Universidad Nacional de Colombia
Repositorio:
Universidad Nacional de Colombia
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
51 Matemáticas / Mathematics
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
69 Construcción / Building and construction
Optimización topológica
Teoría de la elasticidad
Método de los elementos finitos
Función de lagrange
Condiciones de optimalidad
Topology optimization
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Lagrange function
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description Optimizaci´on topol´ogica es una disciplina relativamente nueva. En forma general, la optimizaci´on topol´ogica puede definirse como ”el procedimiento matem´atico para alcanzar un objetivo mediante el cual se localiza y retira el material innecesario en una estructura, sin comprometer su seguridad.” Esta investigaci´on trata sobre problemas de la mec´anica estructural en al campo de la elasticidad bidimensional. El objetivo de este trabajo es investigar, documentar, implementar y validar un algoritmo de optimizaci´on topol´ogica. El algoritmo de optimizaci´on topol´ogica fue implementado sobre el programa de elementos finitos PEFICA de la Universidad Nacional de Colombia. El algoritmo fue validado mediante las aplicaciones cl´asicas de la teor´ıa de la elasticidad y algunos casos de aplicaci´on pr´actica. A partir de los resultados de estos casos, se puede decir que el proceso de optimizaci´on topol´ogica se convierte en una herramienta para los dise˜nadores. Por ejemplo, esta herramienta puede ayudar en la distribuci´on del refuerzo al utilizar el metodo de la “dovela y el tirante”.
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El algoritmo de optimizaci´on topol´ogica fue implementado sobre el programa de elementos finitos PEFICA de la Universidad Nacional de Colombia. El algoritmo fue validado mediante las aplicaciones cl´asicas de la teor´ıa de la elasticidad y algunos casos de aplicaci´on pr´actica. A partir de los resultados de estos casos, se puede decir que el proceso de optimizaci´on topol´ogica se convierte en una herramienta para los dise˜nadores. Por ejemplo, esta herramienta puede ayudar en la distribuci´on del refuerzo al utilizar el metodo de la “dovela y el tirante”.Abstract. Topology optimization is a relatively new discipline. In a general way topology optimization can be defined as “a mathematical procedure to achieve an objective, whereby the location and removal of the unessential material within a structure without harmed its security is given ”. This investigation is concerned with mechanical structural problems, which are restricted to the bi-dimensional elasticity theory. The aim of this work is to investigate, to provide a theoretical frame, to implement and validate an algorithm for topology optimization. The topology optimization algorithm is implemented over the PEFICA-program at the “Universidad Nacional de Colombia”. It is validated by classical applications from theory of elasticity and some practical structural cases. The obtained results from these tests make the process of topology optimization an engineering tool by design. For example, this tool could be help on the reinforcement distribution by applying the ”Strut and Tie Model”.Maestríaapplication/pdfspaUniversidad Nacional de Colombia Sede Bogotá Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Civil y AgrícolaDepartamento de Ingeniería Civil y AgrícolaParra Arango, Ricardo León (2013) Optimización topológica aplicada a problemas de elasticidad bidimensional usando elementos finitos. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.51 Matemáticas / Mathematics6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering69 Construcción / Building and constructionOptimización topológicaTeoría de la elasticidadMétodo de los elementos finitosFunción de lagrangeCondiciones de optimalidadTopology optimizationTheory of elasticityFinite element methodLagrange functionOptimality conditionsOptimización topológica aplicada a problemas de elasticidad bidimensional usando elementos finitosTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMORIGINAL19264199.2013 muro de carga.pdfapplication/pdf1963776https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/1/19264199.2013%20muro%20de%20carga.pdf822dcda3ae87605ef8aed423473c1370MD5119264199.2013cap.7 validacion y ejercicios.pdfapplication/pdf3071240https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/2/19264199.2013cap.7%20validacion%20y%20ejercicios.pdf1ffe12415ebdaf23e3f83300dd39277fMD5219264199.2013 cap.8 conclusiones.pdfapplication/pdf108227https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/3/19264199.2013%20cap.8%20conclusiones.pdfa6f7e807c8e23abe476b6e9a2e2dbac3MD5319264199.2013capitulo1-introduccion.pdfapplication/pdf1053300https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/4/19264199.2013capitulo1-introduccion.pdfbc6467a8d58ce9f324eb3ede8c33e7f3MD5419264199.2013 ejercicios y aplicaciones.pdfapplication/pdf3097666https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/5/19264199.2013%20ejercicios%20y%20aplicaciones.pdfe2698ebecde7b29cf76ec4acb1c97a04MD5519264199.2013.pdfapplication/pdf131087https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/6/19264199.2013.pdf12e07e46594da99288c809757deb8828MD5619264199.2013 vigas.pdfapplication/pdf3996438https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/7/19264199.2013%20vigas.pdf3f996e29277cd27b7e76bbd7ab25db7dMD57THUMBNAIL19264199.2013 muro de carga.pdf.jpg19264199.2013 muro de carga.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg7293https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/8/19264199.2013%20muro%20de%20carga.pdf.jpgbcf794a5169c49b3f913c5ebf6d82603MD5819264199.2013cap.7 validacion y ejercicios.pdf.jpg19264199.2013cap.7 validacion y ejercicios.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6086https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/9/19264199.2013cap.7%20validacion%20y%20ejercicios.pdf.jpgdf5df9f662831ba029dea3fb1b61e0dfMD5919264199.2013 cap.8 conclusiones.pdf.jpg19264199.2013 cap.8 conclusiones.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6276https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/10/19264199.2013%20cap.8%20conclusiones.pdf.jpgb896b7768b51a79a7dbaccbe206bd7a7MD51019264199.2013capitulo1-introduccion.pdf.jpg19264199.2013capitulo1-introduccion.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg7273https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/11/19264199.2013capitulo1-introduccion.pdf.jpg03088b293366dd1fb885bed675a68140MD51119264199.2013 ejercicios y aplicaciones.pdf.jpg19264199.2013 ejercicios y aplicaciones.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg7046https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/12/19264199.2013%20ejercicios%20y%20aplicaciones.pdf.jpg388b193f8178ee63855f46ec0ea2bffeMD51219264199.2013.pdf.jpg19264199.2013.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4503https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/13/19264199.2013.pdf.jpg14cc6f39679cade756091aa38afb4389MD51319264199.2013 vigas.pdf.jpg19264199.2013 vigas.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg7332https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/50831/14/19264199.2013%20vigas.pdf.jpg3d64a54d60cbc3f9ca40592122f4f59cMD514unal/50831oai:repositorio.unal.edu.co:unal/508312022-12-22 23:02:46.656Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiarepositorio_nal@unal.edu.co