Dissertação
Topology Optimization of Gradient Lattice Structures Using Surrogate Models EVALUATED
As estruturas treliçadas são uma proposta atrativa para considerar à microescala material, não só em aplicações respeitantes à engenharia aeroespacial como também a outras áreas, como é o caso da engenharia biomédica. Isto deve-se ao facto de permitirem um baixo peso, ao mesmo tempo que propriedades como elevada rigidez ou mesmo uma elevada taxa de dissipação de calor se verificam. O avanço das técnicas de fabrico aditivo permitiu uma redobrada flexibilidade na produção de componentes, e a notoriedade das microestruturas treliçadas cresceu. Um desenho do domínio microescala sem restrições está normalmente associado a um elevado custo computacional e a problemas de conectividade entre as células unitárias; por outro lado, um design altamente restrito reduz o esforço computacional, mas pode levar a soluções subótimas. Nesse sentido, este trabalho explora a possibilidade de manter um custo computacional reduzido durante o processo de otimização ao mesmo tempo que permite uma certa flexibilidade de desenho da microescala. Para esse fim é escolhida uma otimização multi-escala, na qual tanto a macroescala estrutural como a microescala material são otimizadas em simultâneo. As propriedades materiais são definidas com recurso à construção de modelos dedicados. A definição e computação do tensor material é feita com recurso a uma voxelização do micro-domínio e da aplicação de princípios de homogeneização material baseados em considerações energéticas. Uma extensão para incluir múltiplos materiais na otimização é também explorada, e a performance das estruturas celulares otimizadas é avaliada através da comparação dos resultados obtidos com outros onde a microescala não é otimizada.
dezembro 9, 2021, 9:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
UNIVERSITY OF VICTORIA, Department of Mechanical Engineering
Professor Auxiliar