Otimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho

dc.contributor.advisor-co1Del Prado, Zenón José Guzmán
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7703344458057759
dc.contributor.advisor1Gino Bertollucci Colherinhas, Gino Bertollucci
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5558413006972726
dc.contributor.referee1Colherinhas, Gino Bertollucci
dc.contributor.referee2Fagundes Neto, Marlipe Garcia
dc.contributor.referee3Morais, Marcus Vinicius Girão de
dc.creatorSantos, Eduardo Coelho dos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1301312772901649
dc.date.accessioned2026-02-25T15:34:52Z
dc.date.available2026-02-25T15:34:52Z
dc.date.issued2026-01-30
dc.description.abstractThe development of accessible Ferris wheels with adequate structural performance and competitive cost remains a significant challenge in the Brazilian context, characterized by a scarcity of applied technical literature and reliance on imported equipment. This dissertation proposes an integrated computational methodology for the design, modeling, and structural optimization of an accessible ferris wheel, combining the finite element method with genetic algorithms in a Python environment. A parametric finite element model was implemented and coupled to the ANSYS solver through the PyMAPDL library, enabling automated geometry generation, meshing, loading application, and post-processing. In an initial deterministic stage, a proprietary genetic algorithm was adapted for discrete optimization of commercial sections, investigating genetic operators and execution parameters with the objective of minimizing structural mass while satisfying safety and integrity requirements. Complementarily, a performance-based probabilistic approach was adopted, in which uncertainties associated with wind, occupancy, and structural parameters were propagated via Monte Carlo simulations, structured according to intensity measures and system parameters and evaluated using probabilistic metrics. From the constrained optimization implemented in the genetic algorithm, a deterministic design with 14 cabins was obtained, approaching operational limits of peak displacement and comfort. As a contribution, this work delivers an automated, reproducible, and extensible workflow for the optimization and performance assessment of Ferris wheels, providing guidelines for lighter, safer designs aligned with normative and operational criteria, with the potential to support the national development of accessible recreational structures. In addition, the study advances the state of the art by integrating genetic algorithms and the finite element method in an automated manner, offering a replicable model for future applications in large-scale structures.eng
dc.description.resumoO desenvolvimento de rodas-gigantes acessíveis, com desempenho estrutural adequado e custo competitivo, permanece um desafio relevante no contexto brasileiro, marcado por escassez de literatura técnica aplicada e dependência de equipamentos importados. Esta dissertação propõe uma metodologia computacional integrada para projeto, modelagem e otimização estrutural de uma roda-gigante acessível, combinando o método dos elementos finitos com algoritmos genéticos em ambiente python. Um modelo paramétrico em método dos elementos finitos foi implementado e acoplado ao solver ANSYS por meio da biblioteca PyMAPDL, viabilizando a automação de geração de geometria, malha, carregamentos e pós-processamento. Em uma primeira etapa determinística, um algoritmo genético próprio foi adaptado para otimização discreta de seções comerciais, investigando operadores genéticos e parâmetros de execução com foco na minimização da massa estrutural sob requisitos de segurança e integridade. Complementarmente, adotou-se uma abordagem probabilística orientada a desempenho, em que incertezas associadas ao vento, à ocupação e a parâmetros estruturais foram propagadas via simulações de Monte Carlo, estruturadas segundo medidas de intensidade e parâmetros do sistema, e avaliadas por métricas probabilísticas. A partir da otimização com restrições implementada no algoritmo genético, foi obtido um projeto determinístico, com 14 gôndolas, aproxima-se de limites operacionais de deslocamento de pico e conforto Como contribuição, o trabalho entrega um fluxo automatizado, reproduzível e extensível para otimização e avaliação de desempenho de rodas-gigantes, fornecendo diretrizes para projetos mais leves, seguros e alinhados a critérios normativos e operacionais, com potencial de apoiar o desenvolvimento nacional de estruturas recreativas acessíveis. Além disso, o estudo avança o estado da arte ao integrar algoritmo genético e método dos elementos finitos de forma automatizada, oferecendo um modelo replicável para aplicações futuras em estruturas de grande porte.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15098
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.relation.referencesSANTOS, E. C. Otimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho. 2026. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026.
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectOtimização por algoritmos genéticospor
dc.subjectModelagem por elementos finitospor
dc.subjectProbabilidade de ventopor
dc.subjectRoda gigantepor
dc.subjectMonte Carlopor
dc.subjectGenetic algorithm optimizationeng
dc.subjectFinite element modelingeng
dc.subjectWind probabilityeng
dc.subjectFerris wheeleng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.titleOtimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho
dc.title.alternativeStructural optimization of accessible ferris wheels using genetic algorithms with performance-based assessmenteng
dc.typeDissertação

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