Síntese de um mecanismo flexível usando técnicas de otimização topológica

• Autor(a) principal: Scarpinski, Rodinei de Lima Vaz
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/258919
• topic: Mecanismos; Otimização topológica; Simulação computacional; Topological optimization; Compliant mechanisms; Numerical simulation; 3D printing; Distribution of materials

A síntese de mecanismos flexíveis é um desafio para a engenharia mecânica, pois envolve a consideração de aspectos geométricos, cinemáticos e dinâmicos. Neste trabalho, propõe-se um método para sintetizar um mecanismo flexível utilizando otimização topológica, que é uma técnica para encontrar a melhor distribuição de material em um domínio. O objetivo deste trabalho é demonstrar a facilidade de implementar o método de otimização topológica usando ferramentas computacionais disponíveis e comparar os resultados obtidos com os experimentais. A metodologia consistiu em elaborar um código em Python usando o aplicativo Spyder em um computador com Linux, modelar o mecanismo em um aplicativo de CAD, simular o comportamento do mecanismo usando o método dos elementos finitos, calcular a vantagem mecânica e imprimir o mecanismo em uma impressora 3D. Os resultados mostraram que o método de otimização topológica foi capaz de sintetizar um mecanismo flexível com uma vantagem mecânica satisfatória e que os resultados da simulação numérica foram próximos dos experimentais, com uma diferença relativa menor que 2%. O trabalho contribuiu para a aplicação da otimização topológica na síntese de mecanismos flexíveis e para a validação dos resultados numéricos com os experimentais. As limitações do trabalho foram a simplificação do modelo matemático e a qualidade da impressão 3D.