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Otimização toplógica para manufatura aditiva

Processo: 20/14288-0
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2021
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
Pesquisador responsável:Maicon Ribeiro Correa
Beneficiário:Geovane Augusto Haveroth
Instituição Sede: Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (IMECC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07375-0 - CeMEAI - Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria, AP.CEPID
Bolsa(s) vinculada(s):23/00822-2 - Otimização topológica multimaterial para manufatura aditiva, BE.EP.PD
Assunto(s):Impressão tridimensional   Anisotropia   Fluxo dos fluidos   Otimização topológica   Simulação por computador
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Electron Beam Melting | Shape Optimation | Topology Optimization | Engenharia de manufatura

Resumo

O objetivo deste projeto de pesquisa é apresentar e desenvolver um novo arcabouço teórico e computacional para otimização topológica (TO) de componentes mecânicos produzidos por fabricação aditiva (AM). A característica essencial da formulação padrão em TO é que esse processo de fabricação que é realizado camada por camada seja incluído como uma série de problemas de estado em adição ao problema de estado do produto final. Uma formulação ideal do problema matemático - o problema modelo - já é conceitualmente bem estabelecido para este tipo de aplicação. Incluem a otimização da forma e da topologia, bem como o processo de manufatura camada por camada. Uma abordagem multifísica envolvendo temperatura, deslocamento e escoamento de fluido tanto no componente final quanto nos componentes parcialmente fabricados é o objetivo principal do projeto. Além disso a estrutura geral do simulador deve ser especializada para incluir alguns novos casos, particularmente para o resfriamento ótimo de estruturas e suporte de carga envolvendo tensões residuais. O primeiro envolverá considerações de integridade de estruturas parcialmente construídas, que em uma formulação menos detalhada implicar estrições de saliência. Esta última envolve modelar tensões residuais através do método de tensões inerentes e de uma formulação robusta orientada para o pior caso. Essas duas especializações são inspiradas por trabalhos recentes em TO para AM em projetos de pesquisa relacionados à indústria. As inomogeneidades e anisotropia do material induzida por AM serão consideradas, introduzindo a possibilidade de não só otimizar a forma geométrica, mas também utilizar AM para construir a estratégia e estrutura de suporte ao projeto. A complexidade computacional envolvida em multi-física e no problema multiestado em TO também implica considerações especiais relacionados à eficiência computacional usando possivelmente computação de alto desempenho. Projetos simples devem ser impressos em 3D para visualização e verificação experimental de desempenho.

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
HAVEROTH, G. A.; THORE, C-J; CORREA, M. R.; AUSAS, R. F.; JAKOBSSON, S.; CUMINATO, J. A.; KLARBRING, A.. Topology optimization including a model of the layer-by-layer additive manufacturing process. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 398, p. 26-pg., . (20/14288-0, 13/07375-0)
DA COSTA-HAVEROTH, T. C.; HAVEROTH, G. A.; KUHL, A.; BOLDRINI, J. L.; BITTENCOURT, M. L.; SASSE, F. D.; POLAK, M. A.; MUNOZ-ROJAS, P. A.. Aspects on viscoelasticity modeling of HDPE using fractional derivatives: Interpolation procedures and efficient numerical scheme. MECHANICS OF ADVANCED MATERIALS AND STRUCTURES, v. N/A, p. 16-pg., . (15/20188-0, 20/14288-0)
DA COSTA-HAVEROTH, T. C.; HAVEROTH, G. A.; KUHL, A.; BOLDRINI, J. L.; BITTENCOURT, M. L.; SASSE, F. D.; POLAK, M. A.; MUNOZ-ROJAS, P. A.. Aspects on viscoelasticity modeling of HDPE using fractional derivatives: Interpolation procedures and efficient numerical scheme. MECHANICS OF ADVANCED MATERIALS AND STRUCTURES, . (15/20188-0, 20/14288-0)

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