Análisis de optimización topológica de estructuras mediante elementos finitos
| Autor: | Pastor Cubel, Antonio Daniel |
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| Přispěvatelé: | Marco Esteban, Miguel, Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica |
| Jazyk: | Spanish; Castilian |
| Rok vydání: | 2018 |
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| Zdroj: | e-Archivo. Repositorio Institucional de la Universidad Carlos III de Madrid instname |
| Popis: | El ser humano se ha fijado en la naturaleza siempre para crear nuevos diseños. Desde estructuras o edificios imitando los panales de abejas hasta carrocerías inspiradas en animales salvajes. Esta inspiración en el reino animal también ha llegado al campo de los materiales. Los materiales sólidos convencionales han sido superados, en cuanto a sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas, por los materiales celulares ligeros, con una estructura interna similar a la de los materiales que se encuentran en la naturaleza. Pero, para llegar hasta esa geometría tan compleja, hay que formular un problema de optimización de topología con las propiedades del material. Este problema se resolverá con un script desarrollado en lenguaje Phyton, con el que se optimizarán diferentes volúmenes elementales diseñados mediante el programa de diseño y análisis por elementos finitos Abaqus/CAE. Estos diseños consistirán en un cubo de dimensiones milimétricas a los que se le quitará una parte distinta a cada uno, formando diferentes diseños imitando la estructura interna de los materiales. De todos esos diseños se elegirá el que más resistencia a los esfuerzos tenga. Una vez elegido el volumen elemental sobre el que se trabajará, se analizará su resistencia a los esfuerzos variando los diferentes parámetros dentro de un rango, que contiene el programa en lenguaje Phyton para hallar la variación del módulo de Young (E). Con los resultados obtenidos, se elegirán los parámetros óptimos que conformarán el volumen elemental. A continuación, se realizará un análisis del volumen elemental total con una porosidad variable del 10 al 90% para evaluar la variación del módulo de Young en función de la cantidad de material aportado. Por último, se evaluarán unos casos prácticos modelizados que consistirán en la optimización de un soporte de estantería y de un puente. Humans has always set his sights on nature to create new designs. From structures or buildings imitating honeycombs to car bodies inspired by wild animals. This inspiration in the animal kingdom has also reached the field of materials. Conventional solid materials have been overcome, in terms of their physical, mechanical and thermal properties, by light-weight cellular materials, with an internal structure like the materials found in nature. But, to get to that complex geometry, it’s necessary to formulate a topology optimization problem with the properties of the material. This problem will be solved with a script developed in Phyton language, with which different elementary volumes will be optimized by the finite element design and analysis program Abaqus/CAE. These designs will be a millimetric dimensions cube to which a different part of each one will be removed, forming different designs copying the internal structure of materials. Of all those designs, the one that more resistance to the efforts has will be chosen. After choosing the elementary volume that will be worked, its effort resistance will be analysed by varying the different parameters within a range, that the Phyton language program contains, to find the variation of Young’s modulus. With the obtained results, the optimal parameters that make the elementary volume will be chosen. Then, an analysis of the total elemental volume will be made with a variable porosity of 10 to 90% to evaluate the variation of the Young’s modulus depending on the amount of material contributed. Finally, two practical cases will be analysed that consists in the optimization of a shelf support and a bridge. Ingeniería Mecánica |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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