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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35774| Título: | Análise da influência do refinamento da malha de elementos finitos em corpos de prova cilíndricos gerados por otimização topológica na resistência por compressão |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of the influence of finite element mesh refinement in cylindrical specimens generated by topological optimization on compressive strength |
| Autor(es): | Rocha, Gabriel Rodrigues Gazal Trindade Júnior, Herivelton José Gomes da |
| Orientador(es): | Araújo, Márcia Silva de |
| Palavras-chave: | Impressão tridimensional Mecânica - Testes Manufatura aditiva Resistência de materiais Three-dimensional printing Mechanics - Testing Additive manufacturing Strength of materials |
| Data do documento: | 20-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | ROCHA, Gabriel Rodrigues Gazal; TRINDADE JÚNIOR, Herivelton José Gomes da. Análise da influência do refinamento da malha de elementos finitos em corpos de prova cilíndricos gerados por otimização topológica na resistência por compressão. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O design assistido por inteligência artificial tem se mostrado uma ferramenta de muito valor no projeto de componentes mecânicos. Aliado a outras tecnologias como a manufatura aditiva, ele vem facilitando o desenvolvimento de projetos complexos e possibilitando a fabricação de novos componentes por métodos e com geometrias não tradicionais. O objetivo deste trabalho foi comparar a resistência mecânica de compressão de peças cilíndricas impressas em ABS e obtidas por meio de otimização topológica, com variações no refinamento da malha, com corpos não otimizados, mas com preenchimentos variados e reduções de massa semelhantes. Para isto foram gerados dois conjuntos de amostras cilíndricas: um com estruturas internas formadas por preenchimentos já conhecidos e estudados, e outro, com estruturas internas obtidas por otimização topológica, na qual cada amostra foi gerada variando a densidade da malha de elementos finitos por meio do software SolidWorks. As amostras foram submetidas a ensaios de compressão com o objetivo de verificar a aplicabilidade da OT para gerar estruturas interna de baixa densidade e, compará-las aos preenchimentos mais utilizados na impressão 3D gerados na etapa de fatiamento. Para tanto, foi estudada a influência da densidade de malha de elementos finitos na geração das amostras de OT. Dentre as três densidades de malha testadas, o corpo de prova gerado com a menor densidade apresentou a maior resistência à compressão, atingindo valores de força máxima suportada similares aos obtidos nas amostras com preenchimento hexagonal. As menores resistências foram obtidas nos corpos em que as paredes externas tinham três ou menos camadas de material, indicando também uma influência do número de camadas externas na resistência à compressão. |
| Abstract: | Artificial intelligence assisted design has proven to be a very valuable tool in the design of simplified components. Allied to other technologies such as additive manufacturing, it facilitates the development of complex projects and enables the manufacture of new components using non-traditional methods and geometries. The goal of this work was to compare the compression strenght of cylindrical parts 3D printed in ABS and obtained through topology optimization , varying mesh refinment, with non-optimized parts with different infill patterns and similar mass reduction. To accomplish this, two sets of cylindrical samples were generated: one with internal structures formed by already known and studied fillings and another with internal structures obtained by topological optimization, in which each sample was generated by changing the density of the finite element mesh using software SolidWorks. The samples were subjected to compression tests in order to verify the applicability of OT to generate low-density internal structures and, to compare them to the fillers most used in 3D printing generated in slicing. Therefore, the influence of the finite element mesh density on the generation of OT samples was was studied. Among the three mesh densities tested, the specimens generated with the lowest density showed the highest compressive strength, reaching values of maximum supported force similar to those obtained in the samples with hexagonal filling. The lowest strengh values were obtained in samples in which the external walls had three or less layers of material, indicating an influence of the number of external layers on the compressive strength as well. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35774 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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