Combinando la Optimización a Macro y Mesoscala: Un Estudio de Caso del Soporte del Motor a Reacción de General Electric
Autores: Tyflopoulos, Evangelos; Steinert, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Combinando la Optimización a Macro y Mesoscala: Un Estudio de Caso del Soporte del Motor a Reacción de General Electric
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Optimización de topología
Disposición de materiales
Dominio de diseño
Macro-
Meso-
Microescala
Niveles de estructura
Estructuras de celosía
Teoría de homogeneización
Soporte de motor a reacción
Flujos de trabajo de optimización
Casos de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La optimización topológica (OT) es un método matemático que optimiza la disposición del material en un dominio de diseño predefinido. Su base teórica es ampliamente conocida para niveles de macro-, meso- y microscale de una estructura. La OT a escala macro está ahora disponible en la mayoría del software comercial de OT, mientras que solo unos pocos paquetes de software ofrecen una OT a escala meso con el diseño y la optimización de estructuras de celosía. Sin embargo, aún carecen de una OT práctica simultánea a macro y meso escala. No está claro para los diseñadores cómo pueden combinar y aplicar la OT en diferentes niveles. En este artículo, se lleva a cabo una OT a dos escalas utilizando la teoría de homogeneización en los niveles estructurales macro y meso. De esta manera, se investigaron los beneficios de la existencia y optimización de estructuras a escala meso. Por esta razón, como estudio de caso, se utilizó un ejemplo comercial del conocido soporte de motor a reacción de General Electric (soporte GE). Se implementaron diferentes flujos de trabajo de optimización para desarrollar conceptos de diseño alternativos de la misma masa. Los conceptos de diseño se compararon con respecto a su peso, resistencia y tiempo de simulación para los casos de carga dados. Además, se identificó el concepto de diseño más ligero entre ellos.
Descripción
La optimización topológica (OT) es un método matemático que optimiza la disposición del material en un dominio de diseño predefinido. Su base teórica es ampliamente conocida para niveles de macro-, meso- y microscale de una estructura. La OT a escala macro está ahora disponible en la mayoría del software comercial de OT, mientras que solo unos pocos paquetes de software ofrecen una OT a escala meso con el diseño y la optimización de estructuras de celosía. Sin embargo, aún carecen de una OT práctica simultánea a macro y meso escala. No está claro para los diseñadores cómo pueden combinar y aplicar la OT en diferentes niveles. En este artículo, se lleva a cabo una OT a dos escalas utilizando la teoría de homogeneización en los niveles estructurales macro y meso. De esta manera, se investigaron los beneficios de la existencia y optimización de estructuras a escala meso. Por esta razón, como estudio de caso, se utilizó un ejemplo comercial del conocido soporte de motor a reacción de General Electric (soporte GE). Se implementaron diferentes flujos de trabajo de optimización para desarrollar conceptos de diseño alternativos de la misma masa. Los conceptos de diseño se compararon con respecto a su peso, resistencia y tiempo de simulación para los casos de carga dados. Además, se identificó el concepto de diseño más ligero entre ellos.