En busca de un mejor diseño con Optimización Topológica


Al reducir la masa de sus modelos, ¿también está optimizando otros elementos importantes del diseño, como el rendimiento térmico, las limitaciones de fabricación o si la fundición necesita ser hermética?

Los problemas térmicos son muy comunes en el diseño de ingeniería, tales como el sistema de propulsión de automóviles, sistema electrónico de refrigeración, etc. La optimización topológica también se puede aplicar al análisis térmico para mejorar el rendimiento de la refrigeración o para el análisis térmico-mecánico acoplado para mejorar simultáneamente el rendimiento térmico y estructural.

A continuación se muestra un ejemplo de optimización de la topología para un condensador. Al igual que un intercambiador de calor en un sistema móvil de A/C, el trabajo de un condensador es extraer el calor, así que maximizar la conducción del calor es, por lo general, el objetivo de un diseño de condensador. Ignorar este requisito durante la optimización de la topología no produciría un buen diseño. Con el análisis térmico, se calculan la distribución de la temperatura y los flujos de calor en un modelo. Dichas reacciones a la temperatura o reacciones de Conformidad de Transferencia Térmica (HTC) se pueden usar en la optimización topológica ya sea como objetivos o limitaciones. Cuando se disminuye la temperatura o el HTC, se aumenta la conducción térmica de un modelo.

El wireframe muestra el límite del espacio de diseño original. La Figura A muestra los resultados de la topología del condensador con la reducción del HTC como objetivo, pero no hay restricciones de fabricación para controlar cómo se hace esto. Ello crea una estructura tradicional semejante a un árbol, que es la forma más eficiente de disipar el calor, pero sería difícil de fabricar. El cliente está listo para fabricar más fácilmente un diseño semejante a una aleta, por lo que se pueden aplicar restricciones de fabricación periódicas para obtener el resultado que se muestra en la Figura B.

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Otro requisito importante que tener en cuenta es asegurar que el diseño de fundición final sea hermético. En muchas aplicaciones, como el diseño de la cubierta del motor, se prefiere que no existan agujeros pasantes en las partes optimizadas de la topología. A continuación se muestra una comparación de las funciones con y sin agujeros. Las tradicionales restricciones a la fabricación en fundición crean agujeros pasantes en la estructura para reducir el peso, mientras que las restricciones de fabricación de fundición sin la opción del agujero quitan el material de las partes superior e inferior, asegurando un espesor mínimo especificado.

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