Optimización Estructural de Forma en el Diseño de Cavidades en Elementos Planos mediante Algoritmos Evolutivos

Abstract

La optimización de forma es un campo de investigación que busca integrar y desarrollar metodologías que permitan encontrar nuevos diseños, basados en la modificación de la forma de las estructuras, cumpliendo con criterios tales como: menor concentración de esfuerzo, vibraciones mecánicas, temperaturas, reducción de peso, factor de seguridad, etc., y que a su vez se fabriquen con la menor cantidad de material. En la actualidad, siguiendo este campo de investigación, en México, se ha creado el Grupo de Diseño Mecánico Optimo (GDMO), en la Facultad de Ingeniería, perteneciente a la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), que tiene como objetivo principal el formar ingenieros capaces de abordar problemas de diseño a partir de métodos de optimización que les permita, en todo sentido, obtener la mejor de las soluciones posibles, a problemas de ingeniería. Es entonces el propósito del presente trabajo, mostrar los resultados obtenidos por dicho grupo, al implementar un método de optimización estructural, que integra reglas evolutivas, para obtener la optimización de forma de piezas mecánicas, tales como bridas o tubos a presión, con el objetivo de generar cavidades, modeladas mediante curvas B-Spline, cuya forma optimizada produzca un nivel de esfuerzos homogéneo y con ello reducir el volumen de dicha pieza, con el paso del tiempo o iteraciones y utilizando el Análisis por Elementos Finitos (FEA), como herramienta de solución y siempre cumpliendo con un factor de seguridad establecido. Traduciendo todo lo anterior como una mejor utilización de material de manera más eficiente en la pieza optimizada.