Projetos de engenharia buscam o uso racional dos recursos, muitas vezes escassos na natureza. Isto, aliado à necessidade de redução de custos e melhoria no desempenho estrutural, impulsionou o emprego de algoritmos de otimização, destacando-se a Otimização Topológica (OT) como uma ferramenta versátil. Esta técnica permite encontrar a melhor distribuição de material, redefinindo contornos e identificando locais com ou sem material na estrutura. Neste contexto, o Método dos Elementos de Contorno (MEC) destaca-se como uma opção para a análise estrutural durante a otimização, sendo um método numérico essencialmente de contorno. Sua versão isogeométrica permite a integração com softwares CAD e uma representação mais fiel de estruturas complexas. Assim, na OT, o Método Level Set (MLS) surge como uma técnica para propagar as curvas, com base nas informações provenientes do MEC Isogeométrico (ISOMEC). Embora o acoplamento MEC-MLS seja eficaz, sua aplicação em materiais enrijecidos carece de estudos, ao passo que estes materiais se têm destacado em diversas indústrias, exigindo representações precisas. Logo, este trabalho expande o uso do ISOMEC em otimizações de estruturas reforçadas, aplicando o acoplamento entre o ISOMEC e o MLS. Implementou-se uma formulação numérica para análise estrutural de domínios enrijecidos, utilizando ISOMEC para discretização do contorno e o MEC Convencional para representação dos enrijecedores. A formulação apresentou resultados equivalentes e, por vezes, mais apurados que o Método dos Elementos Finitos. Adicionando essa formulação à rotina de OT pré-existente, realizaram-se adaptações para considerar as fibras durante as iterações. O acoplamento entre ISOMEC e MLS mostrou-se viável para otimizar domínios enrijecidos, com resultados consistentes com a literatura. O trabalho também aborda a influência dos parâmetros de otimização na evolução da rotina, revelando-se crucial para estruturas reforçadas. Por fim, observou-se que o posicionamento das fibras no domínio não somente impacta na rigidez da topologia ótima, com redução de 68% na flexibilidade para fibras na direção dos esforços normais, como também pode afetar na topologia ótima encontrada.

Nowadays, engineering projects seek for rational use of resources, often scarce in nature. This, combined with the need for cost reduction and improvement in structural performance boosted the use of optimization algorithms with Topological Optimization (TO) standing out as a versatile tool. This technique enables the identification of the optimal material distribution by redefining contours and identifying areas with or without material within the structure. In this context, the Boundary Element Method (BEM) stands out as an option for structural analysis during optimization process, due to their boundary formulations that fit with the topology’s changes. Furthermore, its isogeometric version allows an integration with CAD software and a more faithful representation of complex structures. Thus, the Level Set Method (LSM) appears as an opportunity to treat the curve propagation, coupling the TO with the data provided from Isogeometric BEM analysis (IGABEM). Although the BEM-LSM coupling is effective, its application to reinforced materials lacks studies, while these materials have gained prominence in various industries, requiring accurate representations. Therefore, this work is an effort to broaden the use of IGABEM in optimizations of reinforced structures by applying a coupled approach LSM-IGABEM. A numerical formulation for the structural analysis of reinforced domains was implemented, using IGABEM for contour discretization and Conventional BEM for modeling the fibers. The formulation showed good agreement, and sometimes more accurate results, when compared with Finite Element Method analysis. By adding this formulation to the existing TO routine, adaptations were made to consider fibers during iterations. The coupling between IGABEM and LSM proved feasible for optimizing reinforced domains, yielding results consistent with the literature. The paper also discusses the influence of optimization parameters on the routine's evolution, proving crucial for reinforced structures. Finally, it was observed that the positioning of fibers in the domain not only impacts the stiffness of the optimal topology, with a 68% reduction in flexibility for fibers in the direction of normal stresses but can also affect the optimal topology proposed by the algorithm.