Tese

Projeto de mecanismos flexíveis baseado no efeito da flambagem não linear utilizando o método de otimização topológica (2017)

• Authors:
  • Lahuerta, Ricardo Doll
  • Silva, Emílio Carlos Nelli (Orientador)
• Autor USP: LAHUERTA, RICARDO DOLL - EP
• Unidade: EP
• Sigla do Departamento: PMR
• Subjects: MECANISMOS; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; FLAMBAGEM
• Agências de fomento:
  • Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Language: Português
• Abstract: Mecanismo Flexível é um dispositivo mecânico utilizado para transformar movimento, força ou energia entre as portas de entrada e saída sem a presença de juntas, pinos baseados em uma estrutura em monolítica, em outras palavras, a transformação do movimento é dada pela flexibilidade de sua estrutura. Deste modo a transformação pode ser direcionada em uma direção em específico, amplificando ou reduzindo o deslocamento ou força aplicados. Por este motivo mecanismos flexíveis tem grandes aplicações em micromanipulação e nano posicionamento. A concepção deste tipo de mecanismo é complexa e uma das possibilidades de elaboração deste dispositivo mecânico é através da distribuição de flexibilidade ou rigidez dentro do domínio de projeto utilizando o Método de Otimização Topológica (MOT), que essencialmente combina algoritmos de otimização numéricos como Método de Elementos Finitos (MEF), por exemplo. A grande maioria das classes de mecanismos flexíveis existentes trabalha sob pequenos deslocamentos, na ordem de micro ou nano metros, no entanto, existe uma classe de mecanismos que utiliza o recurso da flambagem não linear para operar com grandes deslocamentos. O procedimento de concepção desta de classe de mecanismo é complexa e ainda se encontra em estagio inicial, necessitando de aprimoramentos que permitam o seu projeto completo via métodos computacionais. Portanto, esta tese foi desenvolvida como objetivo desenvolver uma metodologia computacional para projetar esta classe de mecanismo flexível inovador que emprega a flambagem não linear na sua estrutura como meio para obter sob grandes deslocamentos na porta de saída. A metodologia desenvolvida se baseia no MOT para obter a topologia da estrutura que satisfaça as restrições de projeto. A modelagem do comportamento físico da estrutura utiliza uma formulação variacional não linear do problemaelástico, considerando a cinemática não linear com um modelo constitutivo policonvexo. O modelo de material aplicado para obter a topologia da estrutura do mecanismo foi o Solid IsotropicMaterial with Penalization (SIMP) com um algoritmo de otimização numérico baseado no método de ponto interior, onde foi utilizada a implementação do IpOpt em conjunto com a plataforma Python FEniCS de soluções de Equações Diferenciais Parciais (EDPs). São apresentados resultados bidimensionais de mecanismos considerando algumas configurações de geometria, condições de contorno e restrições de flambagem não-linear, como incremento de carga.
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2017
• Data da defesa: 12.09.2017


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How to cite

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• ABNT

  LAHUERTA, Ricardo Doll. Projeto de mecanismos flexíveis baseado no efeito da flambagem não linear utilizando o método de otimização topológica. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27112017-140753. Acesso em: 24 abr. 2024.

• APA

  Lahuerta, R. D. (2017). Projeto de mecanismos flexíveis baseado no efeito da flambagem não linear utilizando o método de otimização topológica (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27112017-140753

• NLM

  Lahuerta RD. Projeto de mecanismos flexíveis baseado no efeito da flambagem não linear utilizando o método de otimização topológica [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27112017-140753

• Vancouver

  Lahuerta RD. Projeto de mecanismos flexíveis baseado no efeito da flambagem não linear utilizando o método de otimização topológica [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27112017-140753

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