Search

En este estudio se implementó una técnica de optimización topológica en el bastidor de una motocicleta de competencia Honda CRF 230, con el objetivo de reducir el peso del componente original manteniendo los límites de seguridad de las propiedades mecánicas del material, para obtener un mayor rendimiento del motor y mayor maniobrabilidad para el piloto en una competencia. Para ello, se efectuó la caracterización del material original del chasis de la motocicleta mediante un procedimiento llamado Espectrometría de Chispa, además se realizó el análisis estático del chasis para determinar las condiciones de frontera para la simulación. Para el desarrollar el CAD del chasis y la simulación se utilizó el SolidWorks Simulation. La aplicación de la optimización topológica se realizó utilizando un criterio de distribución de esfuerzos, por medio de la utilización del método de MEF. Finalmente, se analizó la estructura original frente a la modificada para obtener como resultado una reducción del 67.6 % de peso del chasis original, con un factor de seguridad de 1.41.

El consiguiente proyecto trata sobre la aplicación de un programa en el diseño de un chasis para Formula Student mediante optimización topológica. Para ejecutarlo, se necesitará analizar previamente las herramientas que ofrece el software, por lo que en este proyecto se describen los aspectos principales para alcanzar un manejo fluido del programa, en lo que se refiere a diseño, análisis de tensiones y optimización topológica. Asimismo, se describen los pasos precisos para lograr el diseño de un chasis ajustado a las condiciones y restricciones de Formula Student, además de los resultados obtenidos en cada análisis ejecutado., The consequent project deals with the application of a program in the design of a chassis for Formula Student by means of topological optimization. To execute it, it will be necessary to previously analyze the tools that the software offers, so this project describes the main aspects to achieve a fluid management of the program, in terms of design, stress analysis and topological optimization. Likewise, the precise steps to achieve the chassis design adjusted to the conditions and restrictions of Formula Student are described in addition to the results obtained in each analysis performed., Departamento de Construcciones Arquitectónicas, Ingeniería del Terreno y Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras, Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto

In this document, we analyze the performance of the Schwarz two-levels preconditioners applied to the topology optimization problem for the heat equation. We discretize the topology optimization problem using the finite element method and apply an optimization method that requires, in each iteration, the solution of the heat equation. For the topology optimization problem, we use the density based formulation which has been actively developed in the last 30 years. Due to the nature of the optimization problem, it yields a high-contrast multiscale coefficient for the heat equation and therefore designing efficient solution methods is a challenging task that we approach by designing and testing several preconditioners. These preconditioners are built using a domain decomposition method and the generalized multiscale finite element method (GMsFEM) recently introduced. It is known that for a good performance of the preconditioner it is important the design of the basis functions. In this document, the calculation of multiscale basis functions uses the solution of carefully selected local eigenvalue problems as usual in the GMsFEM. We also propose the approximation of the local eigenvalues using a randomized algorithm to obtain an overall less expensive methodology. Topology optimization experiments are presented in which the good performance of the proposed methods is verified. Resumen: En este trabajo, analizamos el rendimiento de los precondicionadores de dos niveles de Schwarz aplicados al problema de optimización topológica para la ecuación de calor. Discretizamos el problema de optimización topológica utilizando el método de elementos finitos y aplicamos un método de optimización que requiere, en cada iteración, la solución de la ecuación de calor. En el problema de optimización topológica utilizamos la formulación basada en densidad que se ha desarrollado activamente en los últimos 30 años. Debido a la naturaleza del problema de optimización, este produce un coeficiente multiescala de alto contraste para la ecuación de calor y, por lo tanto, diseñar métodos de solución eficientes es una tarea desafiante que abordamos al diseñar y probar varios precondicionadores. Estos precondicionadores se crean utilizando un método de descomposición de dominios y el método generalizado de elementos finitos multiescala (GMsFEM) recientemente introducido. Se sabe que para el buen desempeño del precondicionador es importante el diseño de las funciones base. En este trabajo, el cálculo de las funciones base multiescala utiliza la solución de problemas de valores propios locales seleccionados cuidadosamente como es habitual en el GMsFEM. También proponemos la aproximación de los valores propios locales utilizando un algoritmo aleatorio para obtener una metodología general menos costosa. Se presentan experimentos de optimización topológica en los que se verifica el buen desempeño de los métodos propuestos. Maestría

Este trabajo propone el empleo de la técnica estocástica de optimización ASAM para sustituir el criterio de optimalidad utilizado dentro del método de optimización topológica propuesto por Andreassen. Para evaluar y validar el desempeño de las técnicas planteadas, se abordaron 3 problemas de elasticidad plana reportados en la literatura especializada. Cada problema fue analizado empleando el Método de Elementos Finitos (MEF) con 3 tipos de mallas diferentes, con el fin de comparar los resultados obtenidos en cuanto a topologías, valor de energía de deformación y tiempos de ejecución promedio. Se logró establecer que el procedimiento que involucra a ASAM arroja menores tiempos computacionales a medida que se analizan los problemas con mallas más refinadas. Finalmente, las distribuciones de material en el dominio de diseño y valores de energía obtenidos fueron similares a los reportados en el trabajo de Andreassen, dando validez a la propuesta aquí presentada. This work proposes the use of the MSAA stochastic optimization technique to replace the optimality criterion used in the topology optimization method proposed by Andreassen. To evaluate and validate the MSAA performance we studied three plane elasticity problems reported in the literature. Each problem was analyzed with three different finite element mesh types in order to compare the results obtained in terms of topology, strain energy value and average runtimes. It was established that the procedure involving the MSAA, yields lower computational times in problems with more refined meshes. Finally, the material distribution and the energy values obtained were similar to those reported in the work of Andreassen giving validity to the work presented here.

Trabajo fin de grado. Defendido en 2015. 6 carpetas: Curriculum ; Resumen indicativo ; Resumen informativo ; TFG ; Presentación ; Anexos Se expone el desarrollo del bastidor de una moto eléctrica para el concurso Smartmoto Challenge 2015. El desarrollo del bastidor pasa por tres grandes fases: diseño, análisis y fabricación. En la primera, la del diseño, se exponen los pasos dados para conseguir una estructura con una serie de objetivos funcionales y estéticos. Para ello se comienza por investigar y definir los condicionantes y características del diseño que dan lugar a la realización de los primeros bocetos. Del papel se pasa al ordenador para concretar con más detalle la geometría en el espacio. Tras la realización de sucesivos modelos se llega a uno válido que cumple con los requisitos propuestos. Para acabar con esta fase se busca la forma de aligerar la pieza ya que, como se indica más adelante en la memoria, el peso es un factor muy importante. En la segunda fase, la de análisis, se simula el bastidor diseñado mediante el método de elementos finitos. Para ello primero se calculan los esfuerzos a los que se va a ver sometido éste. A continuación se justifican el tipo de análisis, el mallado apropiado para la pieza y el material seleccionado. Después se aplican los esfuerzos y restricciones de forma correcta. Por último se analizan los resultados obtenidos para fijar un espesor y, por lo tanto, el coeficiente de seguridad. Una vez elaborado y definido el diseño, pasamos a la tercera fase donde se detallan los pasos seguidos en el proceso de fabricación. Primero se organizan las etapas y se elaboran los planos. Después se detalla la elaboración de cada una de las partes que componen el conjunto para finalizar con los balances de los tiempos empleados y costes. Abstract: This summary is a brief explanation of the work content. It describes the development of an electric bike chassis-frame for the Smartmoto Challenge 2015 competition. The development of the frame goes through three major phases: design, analysis and manufacturing. The first phase, the design, shows the given steps to get a structure based on a series of functional and esthetic objectives. From the sketch the design is stablish with CAD to specify in more detail the geometry three-dimensionally. The performing of successive models leads to a valid one that meets the proposed requirements. This phase ends up looking for ways to lighten the part because, as noted later in the report, weight is a really important factor. In the second phase, the analysis, the designed chassis is simulated by the finite elements method. In order to do that, firstly loads have to be calculated. Then the type of analysis is justified as well as the appropriate mesh. The next step is to apply loads and restrictions correctly. Finally after evaluation of the results, the thickness and therefore the safety factor are set. Once the design it´s developed and completely defined, we move to the third stage, the manufacturing process. Firstly the manufacturing stages are organized, and then the drafting of each one of the elements that compound the frame are made. Then the fabrication process it's detailed ending up with the balances of time and costs. Ordenador con navegador de Internet ; Adobe Acrobat Reader 83 p. (Según el contador de la aplicación)

V Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería [Resumen] La optimización de formas y dimensiones en ingeniería estructural se plantea habitualmente mediante formulaciones de mínimo peso con restricciones impuestas que limitan los valores admisibles de tensiones y desplazamientos. Sin embargo, la optimización topológica se ha planteado tradicionalmente con un objetivo distinto: distribuir una cantidad predeterminada de material de forma que se maximice la rigidez de la pieza resultante para un determinado estado de carga. En este artículo se analizan y comparan ambos enfoques, y se presenta una formulación de mínimo peso con restricciones en tensión (MPRT) para la optimización topológica de estructuras mediante el Método de Elementos Finitos. Ministerio de Ciencia y Tecnología; TIC-98-0290 Xunta de Galicia; PGIDT-99MAR11801

II Congreso Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Guanajuato, México [Resumen] En general, los ingenieros tratan de diseñar piezas de peso mínimo que sean capaces de resistir las solicitaciones máximas que se puedan producir durante la vida útil de la pieza. Sin embargo, las formulaciones de optimización topológica se han planteado tradicionalmente con otro objetivo: distribuir una cantidad preestablecida de material de forma que se maximice la rigidez de la pieza que se desea diseñar. En este artículo se analizan y comparan ambos enfoques, y se presenta una formulación de mínimo peso con restricciones en tensión basada en el Método de Elementos Finitos. Ministerio de Ciencia y Tecnología; TIC-98-0290

El artículo presenta los resultados de la optimización de un semirremolque tipo plataforma para vehículos de carga, buscando minimizar el peso en la estructura para aumentar la capacidad de carga. Mediante el uso de una estrategia de optimización topológica se redujo el peso de las vigas estructurales por ser estas las que más peso aportan al semirremolque. El diseño incluyó un análisis mediante elementos finitos del comportamiento estructural estático y dinámico para garantizar la funcionalidad del equipo. Se logró un diseño que reduce sustancialmente el peso del semirremolque sin perder resistencia estructural.

El método de bielas y tirantes (BT) es de gran utilidad en el dimensionamiento a rotura de elementos de hormigón, particularmente en casos de regiones D donde las hipótesis clásicas de vigas y placas no son aplicables. Aunque el método viene recogido en muchas normativas modernas, existen al menos tres aspectos que limitan un uso más extendido en la práctica: no da información en servicio, la selección de esquemas factibles no es trivial en casos complejos y la solución no es única. En este artículo se propone un método que genera esquemas factibles de BT mediante el uso de análisis lineales y criterios de optimización para modificar la distribución de propiedades del material en la región de estudio. No es necesario disponer un armado inicial y permite considerar criterios constructivos; en particular, se aborda el de armado ortogonal. Se incluyen casos de estudio y ofrecen conclusiones y perspectivas futuras. Strut-and-Tie (ST) method is very useful in the Ultimate Limit State design of reinforced concrete elements, particularly in the case of D regions where beam and plate theories cannot be applied. In spite of being included in most modern design codes, there are at least three issues that limit a more extended use of this method in practice: it doesn’t provide information in service, the selection of suitable schemes is not trivial for complex cases and the solution isn’t unique. In this paper a novel method to produce suitable ST schemes is proposed by combining linear elastic analyses and optimization criteria. It is based on suitable modifications of the distribution of elastic parameters in the structural model. Without requiring initial distribution of reinforcement, it is capable of considering constructability conditions, particularly the condition of orthogonal reinforcement layout is considered in this paper. A series of case-studies are presented and analyzed; finally, conclusions are drawn.