Projeto de \MEMS\ eletrotermomecânicos usando o método de otimização topológica.

Autor(es)

Wilfredo Montealegre Rubio

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo. , ilustrações.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2005-09-30

Membros da banca

Emilio Carlos Nelli Silva; Ricardo Cury Ibrahim; Renato Pavanello

• Orientador: Emilio Carlos Nelli Silva
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Indexada em: Banco de Dados Bibliográficos da USP-DEDALUS; Biblioteca Digital de Teses e Dissertações - USP
• Localização: Universidade de São Paulo. Biblioteca Central da Escola Politécnica; EPBC/FD-4159; Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Biblioteca de Engenharia Mecânica, Naval e Oceânica; EPMN/FD-4159

Resumo

Sistemas microeletromecânicos ou \"MEMS\" em inglês são sistemas mecânicos projetados em escalas micrométricas. Um tipo comum de \"MEMS\" são os \"MEMS\" eletrotermomecânicos, os quais acoplam domínios elétrico, térmico e mecânico para gerar deslocamentos. Nesses \"MEMS\" uma corrente elétrica é convertida em calor pelo efeito de Joule e esse calor gera deformações térmicas, as quais por sua vez causam deformação estrutural. Os \"MEMS\" eletrotermomecânicos são projetados como mecanismos flexíveis; estes mecanismos conseguem sua mobilidade da flexibilidade da sua estrutura ao contrário das estruturas de corpo rígido que obtém sua mobilidade de dobradiças, rolamentos e guias deslizantes. O projeto de \"MEMS\" eletrotermomecânicos não é uma tarefa fácil de realizar usando métodos de tentativa e erro; portanto, neste trabalho o Método de Otimização Topológica (MOT) é aplicado, o qual combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos para projetar a melhor topologia estrutural, distribuindo o material no interior de um domínio de projeto fixo segundo um critério de custo. Em \"MEMS\" eletrotermomecânicos, este critério de custo consiste de maximizar o deslocamento de saída, com o menor peso, quando um potencial elétrico é aplicado à estrutura. O principal objetivo deste trabalho é projetar \"MEMS\" eletrotermomecânicos utilizando o Método de Otimização topológica. Um modelo de material baseado no tradicional modelo \"SIMP\" é adotado e o algoritmo de otimização é construído usando a Programação Linear Seqüencial (PLS). Uma técnica de filtragem é aplicada para controlar a dependência da malha e o problema das instabilidades de xadrez. Uma forma alternativa é aplicada para controlar o problema das instabilidades de xadrez: o MOT baseado no método da aproximação contínua de distribuição de material - \"CAMD\". Vários exemplos de \"MEMS\" eletrotermomecânicos bidimensionais otimizados são incluídos. ) Além disso, a influência de diversos valores dos parâmetros de otimização na topologia final é discutida. (AU)

• Processo FAPESP: 02/09959-4 - Projeto de mems - eletrotermomecanicos usando o metodo de otimizacao topologica.
• Beneficiário: Wilfredo Montealegre Rubio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado