Optimización Mecánica

 

El diseño de componentes mecánicos pretende encontrar la configuración óptima de un cuerpo elástico lineal de acuerdo con sus requerimientos funcionales. Dicha configuración comprende la topología, forma y dimensiones del componente. La optimización de diseño, en la cual se combinan las técnicas de Optimización con los Elementos Finitos, ha sido desarrollada para facilitar al diseñador la obtención de dicha configuración óptima, y se divide en tres ramas: paramétrica, de forma y topológica.

La optimización paramétrica, también conocida como optimización de tamaño, tiene como objetivo encontrar las dimensiones óptimas del cuerpo, como por ejemplo un espesor, una longitud, un radio de redondeo o un área de sección transversal. En la optimización de forma se pretende obtener la forma óptima de un dominio, para lo cual las fronteras del cuerpo son parametrizadas mediante curvas spline o nurbs. Finalmente la optimización topológica, como su nombre lo indica, busca obtener la topología óptima del cuerpo.

La optimización paramétrica tiene como finalidad mejorar las prestaciones de un sistema mecánico a través de métodos dimensionales que buscan aumentar la efectividad de operación de este mediante la modificación de diferentes variables estructurales tales como la geometría, materiales y condiciones de frontera, considerando diferentes restricciones propias del sistema bajo análisis.

Es fundamental comprender como la optimización paramétrica logra desarrollar soluciones innovadoras y con un impacto positivo en términos de beneficio empresarial a través de la utilización de metodologías como el análisis de sensibilidad y correlación, diseño de experimentos, superficies de respuesta y el diseño robusto.

La optimización topológica es una técnica metodológica asociada comúnmente al campo del análisis estructural y el diseño mecánico. Se basa en el análisis físico de un componente o estructura mecánica con la finalidad de equilibrar la relación existente entre las diversas variables que están asociadas a su diseño, desarrollo y manufactura con respecto a su posterior utilización. Su principal objetivo es lograr la efectividad estructural, mediante una “esbeltez mecánica”, manteniendo las funcionalidades intrínsecas del sistema bajo estudio.