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Publicação
Otimização de Topologia de Estruturas Construídas com Material Ortotrópico
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
O desenvolvimento e expansão da tecnologia de fabricação aditiva vem permitindo
construir peças com formas complexas que eram antes inviáveis ou até impossíveis de
obter. Uma das limitações do fabrico aditivo é a fraca resistência mecânica dos materiais
utilizados, para contrariar este inconveniente, uma solução possível consiste na utilização
de fibras embebidas em polímeros. A utilização destes polímeros reforçados permite criar
estruturas leves e de elevada resistência mecânica. Contudo estes materiais apresentam
comportamento ortotrópico e a otimização de topologia tem de o considerar.
Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia de otimização de topologia
para materiais ortotrópicos. São criados dois programas em linguagem MATLAB
que a aplicam, otimizando tanto a disposição do material como a sua orientação. O primeiro
programa TopOrt utiliza o método CFAO Continuous Fiber Angle Optimization , e o
segundo programa, TopIsoThenOrt, utiliza uma modificação proposta deste método, que
diminui consideravelmente o tempo de computação. O método CFAO resulta da generalização
do método SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) a materiais ortotrópicos.
O algoritmo de otimização não linear MMA (Method of Moving Asymptotes) é utilizado
na otimização da distribuição de material e dos respetivos ângulos de orientação. A componente
de elementos finitos do programa é comparada e validada utilizando o Software
ANSYS, e os resultados da otimização são comparados com implementações existentes
dos métodos SIMP e CFAO onde foram utilizados diferentes algoritmos de otimização.
Os resultados obtidos são semelhantes aos apresentados na literatura e confirmam o
potencial aumento da rigidez de estruturas quando a orientação do material é otimizada.
Este trabalho contribui para que a otimização da distribuição e orientação do material
possam ser utilizadas na fabricação aditiva com materiais compósitos, possibilitando a
construção de componentes com melhores propriedades mecânicas. As metodologias
que foram desenvolvidas poderão em seguida ser utilizadas para fornecer informação
fundamental para definir o percurso da cabeça de impressão.
Descrição
Palavras-chave
Otimização de topologia Materiais ortotrópicos Fabrico aditivo Materiais compósitos