Browsing by Author "Oliveira, Carlos David Ferreira"
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- Otimização estrutural de um braço de suspensão recorrendo a um algoritmo de remodelação bio-inspirado combinado com métodos sem malhaPublication . Oliveira, Carlos David Ferreira; Belinha, Jorge Américo de Oliveira PintoO panorama da indústria automóvel presenciou uma transformação disruptiva ao longo do século XXI, caracterizada por uma transformação no paradigma do setor, impulsionada por dois vetores: a revolução tecnológica eletrónica e a ascensão da eletromobilidade. Consequentemente, a massa total média do veículo ligeiro convencional aumentou substancialmente. Tratando-se de um parâmetro preponderante no desempenho global de um veículo, a sua redução permite melhorias na economia de energia, na pegada ecológica associada ao fabrico e às emissões de gases poluentes (no caso dos motores de combustão interna), na performance de condução do veículo e da sua resposta às contínuas exigências do condutor. Com a necessidade de adaptar e otimizar componentes mecânicos que são submetidos a determinadas condições de utilização, têm surgido ao longo dos anos várias técnicas de otimização, complementadas por metodologias de avaliação estrutural computacional, que permitem a obtenção de designs que respeitam os padrões de resistência estrutural estabelecidos pelo utilizador, simultaneamente minimizando a massa total do modelo de estudo. Paralelamente, o método utilizado para a avaliação estrutural tem vindo a revelar-se como preponderante nos resultados obtidos, o que motiva também o estudo contínuo de novas técnicas mais eficientes que promovam melhores soluções. No presente estudo, foi empregue um algoritmo BESO (Bi-Evolutionary Structural Optimization), inspirado no conceito de remodelação óssea, a fim de conseguir melhorar o desenho de um braço de suspensão de um veículo ligeiro. No processo de otimização, dois métodos numéricos foram avaliados e comparados com o mais popular e convencional Finite Element Method (FEM): os métodos sem malha Radial Point Interpolation Method (RPIM) e Natural Neighbors Radial Point Interpolation Method (NNRPIM), de modo a contemplar a existência de um método numérico mais apropriado para aplicações de otimização estrutural. A comunidade da mecânica computacional apresenta os métodos sem malha como uma alternativa promissora ao FEM. Este facto é suportado com base em literatura credível, onde estas metodologias demonstram uma melhoria da precisão nas simulações numéricas, especialmente evidente em análises com grandes deformações. A partir das melhores soluções obtidas com o algoritmo utilizado, foram testados numericamente e experimentalmente vários modelos. Os modelos testados foram impressos utilizando a tecnologia FFF/FDM. Estes abrangeram duas categorias: modelos que refletem técnicas convencionais de remoção de material de um braço de suspensão e modelos com gradiente de densidade inspirados diretamente nas soluções obtidas no algoritmo de otimização. Estes últimos utilizaram material celular, nomeadamente enchimento em forma de giróide, com o objetivo de gerar estruturas celulares funcionalmente graduadas, de modo a alcançar relações rigidez/peso superiores. Os modelos foram construídos com base no mapa de densidade obtido numa das iterações do ficheiro gerado pelo algoritmo empregue. O mapa de densidade foi convertido num ficheiro estereolitográfico (.stl) através de um script construído para o efeito.