Desarrollo de un nuevo procedimiento para la optimización de topología de mecanismos flexibles

Resumen

El objetivo de esta Tesis Doctoral consiste en el desarrollo e implementación de un procedimiento de optimización de topología para su aplicación al diseño automático de mecanismos flexibles. Las técnicas de optimización de topología han demostrado ser una herramienta eficaz para la concepción y optimización automática de este tipo de mecanismos. En esta Tesis se presenta el desarrollo de un procedimiento para la optimización de topología de mecanismos flexibles basado en el método de optimización estructural evolutivo ESO (Structural Evolutionary Optimization), que ha sido ya aplicado con éxito a diversos problemas de optimización de la distribución del material. Sin embargo, no ha sido analizada aún la viabilidad de la técnica del procedimiento que aquí se propone y su implementación para el diseño de los mecanismos flexibles. En el curso de la investigación se estudiarán las funciones objetivo y restricciones utilizadas por otros autores con métodos de optimización diferentes y se planteará una formulación original. Entre otros aspectos se estudiará la influencia que tiene en los resultados la rigidez de la pieza sobre la que actúa el mecanismo flexible, así como la dependencia del algoritmo respecto del grado de discretización de partida que se escoja para la malla de elementos finitos. En el caso de mecanismos flexibles que experimentan grandes desplazamientos es necesario recurrir a un análisis que contemple las no linealidades geométricas, por lo que se estudiará también la diferencia entre utilizar un análisis lineal o un análisis no lineal. Una vez finalizada la implementación del procedimiento para el diseño de mecanismos planos en dos dimensiones, se generalizará para abordar la optimización de topología de elementos en tres dimensiones, así como el caso de los mecanismos térmicos, en los cuales la deformación es consecuencia de los cambios de temperatura que sufre el medio. Con objeto de comprobar que los resultados obtenidos mediante el cálculo se ajustan al comportamiento real de los mecanismos, se construirán modelos reales de los diseños obtenidos en la optimización mediante el empleo de la técnica de prototipado rápido.