Otimização topológica considerando efeitos de não linearidade geométrica para uma metodologia BESO

Abstract

A otimização topológica de peças vem se tornando uma realidade no dia a dia de empresas que as fabricam. Com o advento da impressão 3D, inicialmente para materiais poliméricos e para metálicos, a construção de peças otimamente projetadas tem se intensificado. Devido ao uso racional e eficiente das resistências dos materiais, as peças podem apresentar comportamentos que exigem performance destes materiais. A análise não-linear geométrica permite levar em conta efeitos importantes da deformação da peça, principalmente quando feita em materiais poliméricos (p.e., PLA) e de forma esbelta, com maior precisão para deformações, deslocamentos e tensões mais reais. O presente trabalho propõe a implementação de uma formulação para otimização topológica não-linear geométrica de materiais utilizando uma metodologia BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization). São avaliados resultados para casos benchmark da literatura em comparação com os resultados do código implementado. Obteve-se com a implementação resultados similares aos encontrados na literatura e topologias finais muito semelhantes.

Topological optimization of parts has become a reality in the daily lives of companies that manufacture them. With the advent of 3D printing, initially for polymeric and metallic materials, the construction of optimally designed parts has intensified. Due to the rational and efficient use of the resistance of the materials, the pieces can present behaviors that demand performance of these materials. The geometric non-linear analysis allows taking into account important effects of the deformation of the part, especially when made in polymeric materials (e.g., PLA) and in a slender way, with greater precision for more real strains, displacements and stresses. The present work proposes the implementation of a formulation for geometric non-linear topological optimization of materials using a BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) methodology. Results is evaluated for benchmark cases from the literature compared to the implemented code. With the implementation, results similar to those found in the literature and very similar final topologies were obtained.