SÍNTESE DE MECANISMOS FLEXÍVEIS COM RESTRIÇÃO EM TENSÃO UTILIZANDO O CONCEITO DE DERIVADA TOPOLÓGICA

Cinthia Lopes¹; André Novotny¹

¹ LNCC

Baixar PDF doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0137

Resumo

Um mecanismo flexível é uma estrutura mecânica composta por apenas uma peça capaz de transformar uma dada força de entrada em um movimento de saída, ampliando e modificando sua direção de acordo com a resposta desejada. Devido à facilidade de produção em escalas milimétricas, o design deste tipo de mecanismo tem sido utilizado em diferentes aplicações em micro ou até mesmo nanoescala, tais como microcirurgia, manipulação de células e circuitos microeletrônicos. Uma abordagem clássica para esse problema utilizando otimização topológica consiste na maximização do deslocamento de saída, em uma direção preestabelecida, para uma força de entrada dada. No entanto, essa formulação tende a produzir mecanismos com juntas extremamente flexíveis, em que as tensões em geral ultrapassam o limite de resistência do material. Sendo assim, nesse trabalho é proposta uma nova formulação utilizando o conceito de derivada topológica que consiste em introduzir uma restrição de falha local baseada na tensão de von Mises ao problema, o que alivia o surgimento das tais juntas flexíveis, conduzindo a mecanismos que atendem simultaneamente aos critérios de resistência mecânica e funcionalidade.

Palavras-chave: Otimização topológica; Derivada topológica; Mecanismos Flexíveis; Tensão de von Mises