Optimal topology seletion for 2D structures with stress constraints via Smooth Evolutionary Structural Optimization

O artigo aborda a otimização topológica em problemas de elasticidade plana linear considerando a minimização do volume com restrição de tensão e empregando um índice de desempenho como monitoramento para o encontro da região de ótimo. Utiliza‐se para este fim o método clássico da otimização evolucionária estrutural, ou Evolutionary Structural Optimization (ESO). Este procedimento de otimização baseia‐se na retirada sistemática e gradativa dos elementos com menores tensões em comparação com a tensão máxima da estrutura. Procedimento este também conhecido como um processo «hard‐kill». Propõe‐se neste trabalho uma variante do método ESO, denominado de Smoothing ESO (SESO), cuja filosofia baseou‐se na observação de que se o elemento não for realmente necessário à estrutura, naturalmente sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente, até que ele não tenha mais influência. Isto é, sua remoção é feita de forma suave, atenuando os valores da matriz constitutiva do elemento, como se este estivesse em processo de danificação. Define‐se também o índice de desempenho para o monitoramento deste processo evolucionário suavizado. As aplicações do ESO e do SESO são feitas com o método dos elementos finitos, mas considerando um elemento finito triangular e de alta ordem. Por fim, implementou‐se um filtro espacial em termos de controle de tensão, o qual associado à técnica SESO se mostrou ser bastante estável e eficiente na eliminação da formação do tabuleiro.This paper approaches the topology optimization problems in plane linear elasticity considering the minimization of the volume with restriction of the stress employing an index of performance for monitoring the meeting of the optimum region. It is used for this purpose the classical evolutionary structural optimization, or ESO ‐ evolutionary structural optimization. This procedure is based on systematic and gradual removal of the elements with lower stress compared with the maximum stress of the structure. This procedure also known as a process “hard‐kill”. It is proposed a variant of the ESO method, called SESO ‐ Smoothing ESO, which is based on the philosophy that if an element is not really necessary for the structure, its contribution to the structural stiffness will gradually diminish until it has no longer influence in the structure, so its removal is performed smoothly. That is, their removal is done smoothly, reducing the values of the constitutive matrix of the element as if it were in the process of damage. A new performance index for the monitoring of this evolutionary process smoothed is proposed herein. The applications of ESO and SESO are made with the finite element method, but considering a high order triangular element based on the free formulation. Finally, it is implemented a spatial filter in terms of stress control, which was associated with SESO technique proved to be very stable and efficient in eliminating the formation of the checkerboard.Peer Reviewe

Potencializando a modulação adaptativa com roteamento em múltiplos saltos em redes ópticas elásticas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015.A tecnologia de redes ópticas elásticas surge como uma solução promissora para o futuro da transmissão óptica de alta velocidade. Suas características proporcionam uma flexibilidade e escalabilidade superior na alocação de espectro para os diversos serviços emergentes acompanhando a crescente demanda do tráfego da Internet. Em redes ópticas elásticas as demandas de tráfego são transmitidas usando um número arbitrário de subportadoras OFDM, e um nível de modulação adequado, levando em conta a distância de transmissão. Esta dissertação descreve as principais características do paradigma de redes ópticas elásticas, apresenta as principais linhas de pesquisa encontradas na literatura e propõe soluções para o problema de roteamento e atribuição de espectro com modulação adaptativa (Routing, Modulation Level, and Spectrum Allocation - RMLSA) que visam potencializar o uso da modulação adaptativa com roteamento em múltiplos saltos para o cenário dinâmico de tráfego. Dentre as soluções propostas destacam-se (i) uma abordagem RMLSA que procura realizar a maior quantidade de agregação de tráfego possível usando os níveis de modulação mais altos da rede e (ii) a criação de um esquema de modulação adaptativa, acoplável a qualquer algoritmo RSA, que viabiliza o roteamento do tráfego através de múltiplos saltos na topologia virtual. Os resultados obtidos apresentam uma redução significativa na taxa de bloqueio para diversas soluções RSA da literatura sem comprometer a utilização dos recursos na rede.The elastic optical networks technology emerges as a promising solution for the future of high-speed optical transmission. It provides flexibility and superior capability in spectrum allocation for the various emerging services along the increasing demand of Internet traffic. In Elastic Optical Networks the traffic demands are transmitted using an arbitrary number of OFDM sub carriers, and a suitable modulation level, taking into consideration the transmission distance. This dissertation describes the main characteristics of the Elastic Optical Network paradigm, presents the main areas of research in the literature and proposes solutions that solve the Routing, Level Modulation, and Spectrum Allocation (RMLSA) problem which seeks enhancing the use of adaptive modulation with multihop routing in the dynamic traffic scenario. Among the solutions developed stands out (i) an RMLSA approach that seeks to achieve the greatest possible amount of traffic grooming using the highest modulation levels in network and (ii) the creation of an adaptive modulation scheme, that work along with any RSA algorithm, that enables the multihop routing traffic. The results showed an important reduction in blocking rate for various RSA approaches from the literature without compromising the use of resources in the network

Integração monolítica de conversores comutados CC-CC de comutação suave: soluções de projecto e simulações

A inclusão de circuitos de gestão de energia dentro dos SoC ainda se encontra em pleno desenvolvimento. Neste contexto é apresentado um primeiro estudo sobre topologias de conversores ressonantes tendo como objectivo a sua integração monolítica em tecnologia CMOS. Um novo método de projecto para conversores Quasi-Square-Wave de alta frequência para integração em tecnologia CMOS é apresentado. O Trabalho de simulação baseado em modelos da tecnologia CMOS 0,35μm revelou problemas distintos para esta topologia de comutação suave em relação à implementação discreta. Dois Conversores QSW de comutação no zero de tensão foram projectados e simulados, um para uma frequência de comutação na ordem da centena de MHz e outro na ordem das dezenas de MHz, utilizando o método apresentado. Os resultados de simulação são analisados, novas direcções para trabalho futuro e melhoramentos para o novo método de projecto são propostos, tendo em conta os problemas identificados.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.The work presented in this Master Thesis allowed the study and experimental implementation of a fault-tolerant power converter solution. Several papers about fault-tolerant converter topologies, ways and methods to detect faults, among other aspects were studied and analyzed. To achieve safety and reliability requirements, some fault-tolerant power converter solutions with different topologies and different operation methods were also studied and analyzed. The main failure modes and topology weaknesses were identified. This approach allowed designing new ways to mitigate those failures through a combination of relays and redundant elements in standby mode. The chosen solution of redundant power converter consists of an assembly of two bridges in a four quadrant operation mode each. Several aspects were analyzed involving the technical nature of power circuits and gate signals were stands the need for dead time between IGBT signals of the same arm, galvanic isolation between different gate circuits and need to minimize possible self-inductions between DC sources and the power circuits. To improve the safety and reliability in the operation of a fault-tolerant power converter an electronic circuit was developed allowing signal routing and gate inhibition during failure and switching between power converters. Another circuit was created to improve the switching performance of relays through a controlled overvoltage process, thereby reducing the switching times. A DC motor drive was chosen to experimentally test the fault-tolerant power converter solution. The control algorithm was developed in Matlab/Simulink and installed on a digital signal processing (DSP) board. The supervision of overall system can be performed in real time. Experimental results obtained using the laboratory prototype are presented and discussed. The results were conducted through proper fault detection and show an efficient switching between the power converter redundant bridges

High voltage wiring harness test equipment

Projeto n.º 2013/34065 (Divmac - Projectos Automatismos e Periféricos Industriais, SA)[Excerto introdução] Este relatório tem por objetivo descrever as atividades desenvolvidas pela Associação Universidade - Empresa para o Desenvolvimento – TecMinho, no âmbito do projeto “High Voltage Wiring Harness Test Equipment”. (...)União Europeia - Fundo Europeu de Desenvolvimento RegionalQuadro de Referência Estratégica Nacional (QREN