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Otimização topológica aplicada em um braço robótico flexível
dc.creator | Chiesa, Daniela Dalla | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2019-08-09T14:40:04Z | |
dc.date.available | 2019-08-09T14:40:04Z | |
dc.date.issued | 2016-02-15 | |
dc.identifier.citation | DALLA CHIESA, Daniela. Otimização Topológica Aplicada em um Braço Robótico Flexível. 2016. 114 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2016. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/4680 | |
dc.description.abstract | This work aims to apply the topology optimization method, to find the best distribution of material in a flexible robotic arm, which maximize or minimize an objective function and meeting a pre-established volume restriction. First we adopt a static model minimizing the compliance and further the study is extended to the dynamic case with the minimization of the dynamic compliance and maximizing natural frequency of the structure. For the three problems, the robotic arm is idealized as a beam located in a two-dimensional domain and in the static model extends the study also for three-dimensional case. These domains are discretized in a finite number of subdomains called finite elements, choosing, due to the geometry of the structure, by the quadrilateral finite elements (two-dimensional domain) and cubic finite elements (three-dimensional domain). In the formulation of problems the SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) material model is used, which admits pseudo-density finite elements as design variables. Design variables in the static problem updated by heuristic method called Optimality Criteria and dynamic problems we use the Sequential Linear Programming. It applies also the sensitivity filter to prevent possible numerical complications interfere with the optimal topologies. Numerical results were obtained through algorithms developed in Matlab software. The accomplished simulations show that the optimal topologies found are well defined, meet the convergence criteri set in the algorithms, can be used as designs in the manufacture of structures and agree with the results similar work done in the literature. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Modelagem matemática | pt_BR |
dc.subject | Braço robótico flexível | pt_BR |
dc.subject | Otimização topológica | pt_BR |
dc.subject | Robotic arm flexible | pt_BR |
dc.subject | Topology optimization | pt_BR |
dc.title | Otimização topológica aplicada em um braço robótico flexível | pt_BR |
dc.title.alternative | Applied topology optimization in a flexible robotic arm | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorID | pt_BR | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/1041847051002096 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | pt_BR | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0545330428695112 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Pergher, Rejane | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7781627333249561 | pt_BR |
dc.description.resumo | Este trabalho tem por objetivo aplicar o método de otimização topológica, para encontrar a melhor distribuição de material em um braço robótico flexível, que maximize ou minimize uma função objetivo e que satisfaça uma restrição de volume preestabelecida. Primeiramente adota-se um modelo estático com a minimização da flexibilidade e posteriormente o estudo é estendido para o caso dinâmico, com a minimização da flexibilidade dinâmica e com a maximização de frequência natural da estrutura. Para os três problemas, idealiza-se o braço robótico como uma viga situada em um domínio bidimensional, sendo que, no modelo estático, estende-se o estudo, também, para o caso tridimensional. Discretizam-se esses domínios em um número finito de subdomínios denominados elementos finitos, optando-se, devido à geometria da estrutura, por elementos finitos quadrilaterais (domínio bidimensional) e cúbicos (domínio tridimensional). Na formulação dos problemas utiliza-se, ainda, o modelo de material SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization), o qual admite como variáveis de projeto as pseudodensidades dos elementos finitos. As variáveis de projeto do problema estático são atualizadas através do método heurístico denominado Critério Ótimo, e para os problemas dinâmicos, utiliza-se a Programação Linear Sequencial. Aplica-se, também, o filtro de sensibilidade para evitar que possíveis complicações numéricas interfiram nas topologias ótimas. Resultados numéricos foram obtidos através de algoritmos desenvolvidos em software Matlab. As simulações realizadas mostram que as topologias ótimas encontradas estão bem definidas, atendem os critérios de estabilidade numérica definidos nos algoritmos, podem ser utilizadas em projetos de fabricação de estruturas e os resultados estão de acordo com trabalhos similares desenvolvidos na literatura. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Bottega, Valdecir | pt_BR |