Saiba como otimizar peças com o estudo de topologia
Devido ao desconhecimento do comportamento e limites do produto é frequente gerar-se uma certa insegurança que vai resultar no sobredimensionamento das peças. Para além de ser necessário gastar mais material, ou seja, mais dinheiro, o peso excessivo pode trazer outros problemas.
A otimização topológica é uma ferramenta excecional para nos indicar onde podemos retirar material de forma inteligente e garantindo que o desempenho da peça não é afetado significativamente. A geometria otimizada final pode ser criada por manufatura aditiva ou exportada para uma peça SOLIDWORKS e a partir daí tratar o modelo ou redesenhar sobre a geometria orgânica criada de modo a obter faces planas ou em conformidade com as tecnologias de fabrico disponíveis.
Simulação Estrutural – Análise de esforços
De certeza que já enfrentou situações complexas no dimensionamento de um equipamento ou até um simples componente. Será que a geometria irá aguentar as cargas e esforços aplicados?
Foi a pensar nisso que a SOLIDWORKS criou o Simulation, para acelerar o projeto, reduzir erros e responder à necessidade da criação de vários protótipos pela indústria.
Em adição ao Simulation temos, já há algum tempo, o Design Study que nos permite variar parâmetros como espessuras e outras dimensões para otimizarmos a geometria do nosso componente numa dada situações de esforço, oferecendo assim uma otimização de geometria paramétrica.
Para uma otimização de geometria ainda mais avançada foi então criada a otimização topológica, uma otimização de geometria não paramétrica, que nos fornece novas geometrias, por vezes inesperadas e com alto desempenho.
Como posso reduzir o peso do meu componente de forma inteligente e tendo em conta os requisitos de projeto?
Com os estudos de otimização topológica, são percorridas várias iterações no projeto de um componente removendo massa de zonas especificas, zonas essas onde os esforços são menores, para satisfazer objetivos definidos de otimização. No entanto, também há que respeitar certas restrições geométricas.
Pode correr a otimização topológica de peças no SOLIDWORKS Simulation Professional e SOLIDWORKS Simulation Premium
Começando pelas condições fronteira (que representam o volume máximo do componente otimizado) e considerando todas as cargas, fixações e restrições de fabrico aplicadas, a otimização topológica procura uma nova disposição de material dentro dos limites da geometria inicial, redistribuindo o material. O componente otimizado satisfaz todos os requisitos mecânicos e de fabrico mas com menor massa que o componente inicial.
Para começar a Otimização Topológica, escolha a opção correspondente no separador “New Study” como demonstrado na imagem abaixo:
Objetivos e Restrições (Goals and Contraints)
No PropertyManager de Objetivos e Restrições pode definir o objetivo da otimização e as limitações geométricas que orientam a formulação matemática do algoritmo de otimização.
Como aceder ao PropertyManager de Objetivos e restrições:
Numa árvore de estudo de Topology, clique com o botão direito do rato em “Goals and Constraints” e selecione um dos três objetivos de otimização: “Melhor relação entre Resistência e Peso” (Best Stiffness to Weight ratio), “Minimizar Massa” (Minimize Mass) ou “Minimizar deslocamento máximo” (Minimize Maximum Displacement).
As restrições limitam as soluções no espaço de projeto aplicando um valor limite à percentagem de massa que pode ser removida. Pode também configurar metas de desempenho para o deslocamento máximo.
Pode-se definir um máximo de duas restrições para um objetivo de otimização. A interface do utilizador filtra as restrições que podem ser aplicadas baseadas no objetivo selecionado.
Controlo para Fabrico
O processo de otimização cria uma proposta de distribuição de material que responde ao objetivo da otimização e a qualquer restrição geométrica definida. No entanto, pode ser difícil criar o projeto utilizando técnicas de fabrico comuns, como fundição e forjamento.
A aplicação de controlos geométricos impede a formação de negativos e peças ocas. As restrições de fabrico garantem que a forma otimizada possa ser extraída do molde ou estampada com ferramenta e matriz.
A otimização topológica pode criar uma redução de massa bastante considerável sem afetar significativamente o desempenho físico da peça. No exemplo abaixo, consegue-se obter uma redução de 28% da massa total da peça. Pode-se verificar uma diferença significativa na geometria inicial em comparação com a geometria gerada pelo estudo de otimização topológica. No entanto, a resistência da peça aos esforços simulados não reduziu expressivamente. O rácio Rigidez sobre o peso é aumentado e assim é obtida uma nova forma geométrica que mantém as zonas de material realmente importantes para suportar os esforços definidos no estudo de simulação estrutural estática.
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