DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE OPTIMIZACIÓN DE FORMA DE COMPONENTES MECÁNICOS MEDIANTE OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGICA ADAPTATIVA

Abstract

La Optimización Topológica de componentes estucturales trata de determinar la ubicación y distribución óptima de material en una estructura para unas condiciones de restricción determinadas y atendiendo a una función objetivo determinada, en este caso la minimización de la energía de deformación. En la presente Tesis de Máster se ha desarrollado un programa de Optimización Topológica Adaptativa a partir de un programa de Optimización Topológica inicial básico, que ha sido modificado para adaptarlo a un código de EF con mallados cartesianos independientes de la geometría, en el entorno de Matlab. El uso de este tipo de código de EF mejora el rendimiento computacional de los algoritmos de optimización topológica. Se ha dotado al programa de Optimización Topológica de mayor versatilidad implementando ciertas aplicaciones como las de incluir zonas de material fijo en el componente (material que no formaría parte del proceso de optimización), desarrollo de una aplicación que permite calcular la cantidad de material necesaria (y su distribución) para no sobrepasar en ningún punto la tensión máxima admisible del material o la posibilidad de crear zonas en el dominio a fin de realizar tratamientos específicos de post-proceso. Posteriormente se ha implementado la posibilidad de utilizar los algoritmos de h-adaptación de la malla del código de EF que resultan muy eficientes por estar basados en el uso de mallados cartesianos. Se ha conseguido una mayor resolución en la definición geométrica del componente y una disminución extra de la energía de deformación con una reducción del coste computacional. Se han realizado estudios de los diferentes parámetros del programa y se han analizado diferentes ejemplos contrastados en cada etapa del trabajo para verificar la robustez y versatilidad del programa.