Proyectos de investigación

Resumen

El diseño óptimo de estructuras ha ganado importancia en los últimos años debido a la creciente tendencia en el uso de aplicaciones numéricas para automatizar el proceso de diseño. En concreto, la optimización de topología proporciona una gran libertad al diseñador a la hora de crear diseños conceptuales nuevos y eficientes. En su mayoría estos métodos abordan el problema desde un punto de vista determinista, sin considerar de forma explícita las diversas fuentes de incertidumbre existentes en la realidad (material, acciones, condiciones de contorno, etc.). Por esta razón, los diseños óptimos deterministas pueden presentar comportamientos reales muy distintos de los obtenidos numéricamente.

El objetivo global del proyecto es la formulación, desarrollo, implementación y validación de una metodología para el diseño óptimo robusto de topología de estructuras, tanto continuas como discretas. Esta metodología pretende proporcionar estructuras con topologías óptimas de una forma eficiente y, además, que sean poco sensibles frente a las incertidumbres, facilitando su aplicación a problemas reales. Para la consecución de este objetivo global es necesario trabajar en cinco líneas:

1. La formulación del problema de diseño óptimo robusto de topología de estructuras continuas.
2. La formulación del problema de diseño óptimo robusto de topología de estructuras discretas de nudos articulados.
3. La investigación de las técnicas más adecuadas para el tratamiento de la incertidumbre en la geometría, propiedades del material, condiciones de contorno y cargas de manera eficiente.
4. La formulación e implementación de las estrategias (meta modelos) necesarias para reducir el elevado coste computacional asociado al problema de diseño óptimo robusto de topología.
5. La implementación y validación de los algoritmos de optimización más adecuados para la resolución del problema de diseño óptimo robusto.

El interés de los resultados de este proyecto es doble, científico y técnico. Desde el punto de vista científico, el interés radica en la generación de nuevo conocimiento relacionado con el diseño óptimo robusto de topología, con parámetros y/o variables estocásticas. En este sentido, la dificultad de la formulación del problema de diseño óptimo robusto, junto con las altas exigencias derivadas de la naturaleza estocástica de las variables de diseño y el alto coste computacional del proceso de optimización de topología, obligarán a profundizar en técnicas novedosas de tratamiento de la incertidumbre, de meta modelos y de optimización. Desde el punto de vista técnico, al final del proyecto se dispondría de dos aplicaciones informáticas SIDORTE-C (Sistema Integrado de Diseño Óptimo Robusto de Topología de Estructuras Continuas) y SIDORTE-A (Sistema Integrado de Diseño Óptimo Robusto de Topología de Estructuras Articuladas), de gran utilidad para facilitar el diseño conceptual de estructuras.
El grupo de investigación de Optimización Estructural tiene una amplia experiencia en las diferentes líneas de investigación del proyecto (Técnicas de optimización de topología de estructuras continuas y articuladas, optimización probabilista, y meta modelos). Esta experiencia viene avalada por las publicaciones y comunicaciones a congresos en temas de optimización estructural, y por los proyectos y contratos con empresas e instituciones públicas realizados.