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Projeto de materiais com propriedades extremas através do método de otimização topológica e técnicas de prototipagem rápida

Processo: 15/08316-2
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 15 de janeiro de 2016
Vigência (Término): 14 de janeiro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Estruturas Aeroespaciais
Pesquisador responsável:Cícero Ribeiro de Lima
Beneficiário:Cícero Ribeiro de Lima
Anfitrião: Glaucio Hermogenes Paulino
Instituição-sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Local de pesquisa : Georgia Institute of Technology, Estados Unidos  
Assunto(s):Simulação por computador   Prototipagem rápida   Otimização topológica

Resumo

Diferentemente dos materiais convencionais, os materiais auxéticos aumentam as dimensões da sua seção transversal quando tracionados e diminuem quando comprimidos. Nas últimas décadas, a importância desses materiais tem ganho destaque na comunidade científica, visando aplicações de engenharia. Essencialmente, o presente trabalho de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de projeto de materiais (microestruturas) com propriedades extremas, como os auxéticos, baseada na aplicação do método de Otimização Topológica (MOT), de maneira que possa ser fabricada por técnicas de prototipagem rápida (PR). O MOT é um método computacional poderoso de otimização estrutural, que combina métodos de otimização com o Método dos Elementos Finitos (MEF) para distribuir material no interior de um domínio de projeto de maneira a minimizar (ou maximizar) a função objetivo especificada, satisfazendo dadas restrições impostas ao problema de otimização. As técnicas de PR podem ser aplicadas para fabricar objetos com densidade diferenciada em cada região do corpo do objeto. Portanto, sendo bastante adequadas para a fabricação das geometrias complexas de estruturas sintetizadas pelo MOT. No entanto, projetos passíveis de fabricação por PR possuem requisitos limitantes associados, como tamanho mínimo de espessuras e inclinação máxima de saliências. O projeto abordará maneiras de se restringir o problema de otimização topológica através da utilização de diferentes formulações para a função objetivo e restrições, com o intuito de obter soluções mais práticas do ponto de vista da fabricação por técnicas de PR. O projeto será realizado no Georgia Tech (EUA), sob a supervisão do Prof. Glaucio H. Paulino, que possui vasta experiência em pesquisas nas áreas de Engenharia Civil e Mecânica e mais de 200 publicações. A pesquisa proposta pode trazer grande contribuição na área de desenvolvimento de materiais eficientes para a indústria aeroespacial, permitindo o projeto de componentes estruturais cada vez mais leves e com alto desempenho.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE LIMA, CICERO R.; PAULINO, GLAUCIO H. Auxetic structure design using compliant mechanisms: A topology optimization approach with polygonal finite elements. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, v. 129, p. 69-80, MAR 2019. Citações Web of Science: 1.
VATANABE, SANDRO L.; LIPPI, TIAGO N.; DE LIMA, CICERO R.; PAULINO, GLAUCIO H.; SILVA, EMILIO C. N. Topology optimization with manufacturing constraints: A unified projection-based approach. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, v. 100, p. 97-112, OCT 2016. Citações Web of Science: 22.

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