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OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE

L'evoluzione delle tecniche CAE (Computer-Aided Engineering) e di produzione ha sostituito il paradigma di progettazione tradizionale. Il passaggio alla simulazione e all'analisi ci ha consentito di raggiungere vari obiettivi di progettazione e produzione. Varie tecniche CAE come l'ottimizzazione della topologia, l'ottimizzazione della forma, l'ottimizzazione parametrica e l'esplorazione dello spazio di progettazione sono oggi utilizzate per l'ottimizzazione strutturale.

Gli obiettivi di progettazione che possono essere raggiunti dall'ottimizzazione strutturale sono:

  • Design leggero

  • Riduzione dello stress su una regione locale

  • Conformità a diverse condizioni al contorno.

  • Riduzione del guasto dei componenti

  • Riduzione dell'utilizzo di materiale

L'ottimizzazione della progettazione strutturale può essere suddivisa in 3 categorie in generale.

  1. TAGLIA:

In un tipico problema di dimensionamento, l'obiettivo può essere quello di trovare la distribuzione ottimale dello spessore di una piastra linearmente elastica o l'area ottimale dell'elemento in una struttura a traliccio.

  2. FORMA:

L'ottimizzazione della forma viene eseguita per ridurre le sollecitazioni su una regione locale soddisfacendo tutte le condizioni al contorno e i carichi. Il metodo dei criteri di ottimalità può essere utilizzato per ottenere l'ottimizzazione della forma. L'algoritmo cerca di mantenere l'omogeneità delle sollecitazioni in una regione e di modificare gli elementi fisici della struttura per ridurre la concentrazione delle sollecitazioni.

  3. OTTIMIZZAZIONE DELLA TOPOLOGIA:

Le tecniche di ottimizzazione della topologia determinano la distribuzione ottimale del materiale in un dato spazio di progettazione che soddisfa tutte le condizioni al contorno e i vincoli di carico. Esistono vari modelli matematici come il materiale isotropo solido con penalizzazione (SIMP), l'ottimizzazione strutturale evolutiva (ESO), l'ottimizzazione strutturale evolutiva bidirezionale (BESO), ecc. Il metodo più comunemente usato è SIMP, cerca di massimizzare la rigidità di una data quantità di materiale. Il vantaggio dell'utilizzo della rigidità è che può essere rappresentata come quantità scalare e quindi aumentando l'efficienza computazionale.

                                                                            

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RLCA FEA.png
RLCA FIINAL.png

Fig: Modello iniziale di un braccio di controllo inferiore posteriore 

Fig: Analisi FE del braccio di controllo inferiore posteriore

 Fig: prima della realizzazione del progetto

 Fig: Finale  Realizzazione del progetto

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