Dissertação

{en_GB=Application of Topology Optimization to Satellite Tertiary Structures} {} EVALUATED

{pt=O desafio desta tese é a utilização de um programa de otimização topológica para propor um desenho de uma estrutura terciária de um satélite. Otimização Topológica é um método computacional de distribuição do material para sintetização de estruturas, sem qualquer forma premeditada, permitindo a formação de buracos ou cavidades. Esta característica resulta, normalmente, numa poupança de massa ou numa melhoria da performance estrutural, como a rigidez ou a robustez. Os processos de fabricação aditiva proporcionam uma liberdade geométrica para a conceção da estrutura, fazendo uma combinação perfeita com os resultados da otimização topológica, a fim de obter estruturas mais eficientes, em termos de massa e propriedades estruturais. O programa ANSYS Wb v17 - Topology Optimization ACT é verificado com sucesso, fazendo uma avaliação comparativa com a literatura dos códigos de MatLab. A análise de otimização topológica, com o objetivo de compliance mínimo, é efetuada numa estrutura terciária de um satélite. Esta otimização é dividida em duas análises, otimizações 2D e 3D, de forma a poupar tempo de cálculo computacional na otimização 3D. A estrutura otimizada apresenta consideráveis reduções de 91.79% nas tensões e aumento de 504.96% na primeira frequência natural, em comparação com a estrutura terciária inicial, à custa de um pequeno aumento de 10.43% na massa da estrutura. Este aumento na massa é justificado com o aumento de 191.3% na massa com a otimização em 2D, seguido de uma redução de 62.1% na massa com a otimização em 3D., en=The challenge of this thesis is to use topology optimization software to propose a design for a tertiary structure of a satellite. Topology optimization is a computational material distribution method for synthesizing structures without any preconceived shape, allowing for the introduction of holes or cavities in structures. This capability usually results in great savings in weight or improvement of structural performance such as stiffness or strength. The additive manufacturing processes provide geometrical freedom for the design, making a perfect combination of this manufacturing processes with topology optimization results in order to obtain more efficient structures, in terms of mass and structural properties. The ANSYS Wb v17 - Topology Optimization ACT is successfully verified and compared with the results from literature for MatLab codes. The topology optimization analysis, with minimum compliance objective, is applied here in a satellite tertiary structure. This optimization is divided into two analysis, a 2D and 3D optimization, in order to save computational time on the 3D optimization. The optimized structure, compared to the initial tertiary structure proposal, shows considerable stress reductions of 91.79% and a first natural frequencies increases of 504.96% at the expense of a small of 10.43% increase in the structure’s weight. This mass increase is obtained due to an increase of 191.3% in the mass for the 2D optimization followed by a reduction of 62.1% in the mass with the 3D optimization.}
{pt=Otimização Topológica, Estruturas Terciarias, ANSYS, Compliance Mínimo, Fabrico Aditivo., en=Topology Optimization, Tertiary Structures, ANSYS, Minimum Compliance, Additive Manufacturing.}

Novembro 15, 2016, 13:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Ricardo

Activespace

ORIENTADOR

Giulio Romeo

POLITECNICO DI TORINO

ORIENTADOR

Miguel António Lopes de Matos Neves

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar