Optimización topológica estructural de ensambles

Abstract

Se presenta un método para la optimación del ensamble en estructuras bidimensionales, en donde se maximiza la rigidez y la manufacturabilidad de la estructura. Por la naturaleza combinatoria y multi-objetivo del problema se emplea el método NSGA-II para determinar los escenarios óptimos de ensamblabilidad. Inicialmente se obtiene la estructura óptima mediante optimización topológica y, luego se desarrolla un método de reconocimiento de nodos, elementos y conexiones de la estructura. Posteriormente, se desarrollan el modelo matemático de la optimización, para lo cual se definen las funciones a optimizar y los operadores genéticos empleados para la solución del problema. Los resultados han determinado la versatilidad del método y la funcionalidad en el proceso de diseño. En éste trabajo se logra la integración de los resultados de optimización topológica, el reconocimiento de la estructura optimizada, análisis por FEM de estructuras con uniones semirrígidas o flexibles, y la aplicación de un método evolutivo para la optimización Multi-objetivo. En conclusión, el diseñador podrá tomar una decisión sobre la mejor configuración para el ensamble de la estructura, de acuerdo con sus requerimientos y objetivos de diseño y manufactura. / Abstract. This paper presents a method to assembly optimization of two-dimensional structures, where stiffness and manufacturability are maximized. Due to combinatorial and Multi-Objective nature of the problem, the NSGA-II method is used to determine different optimal configurations of assembly. Initially the optima structure is obtained by topology optimization, and then a method of recognition of nodes, elements and connections of the structure is developed. Then, the optimization problem is formulated and its objective functions and genetic operators are defined. The results have determined the method's versatility and functionality in the design process. This work integrates topology optimization, image recognition, FEM analyses of structures with flexible or semirigid connections, and multi-objective evolutionary optimization. In conclusion, the designer will be able to make a decision on the best configuration for assembly to a structure, subject to design and manufacturing requirements and objectives.