Redução de massa de uma roda pelo método de otimização topológica - Corrêa, Lucas Schwartz (My University, 2020)
The focus of the work is on reducing the mass of a wheel for a wheelchair and for that, a structural analysis will be carried out by the finite element method (MEF) and structural optimization technique such as topological and dimensional. To start the work it was defined that an analysis will be static and linear. Therefore, in order to perform the wheel MEF, the weight it must ithstand was considered, as well as the common tire pressure that a wheel will use. Every region where the wheel makes contact with the ground was considered a boundary condition of fixed support. The wheel is made of nylon reinforced with fiberglass and weighs around 1,423kg and through the analysis of finite elements a maximum tension close to 11,417Mpa is perceived. After analyzing the initial wheel, topological optimization is applied with a focus on minimizing mass restricted to a maximum tension of 11,500 Mpa. It was possible to achieve a mass reduction of approximately 25% of the original mass, however after smoothing an approximate mass reduction of 9% and maximum tension increased by 7.5%. [resumo fornecido pelo autor]
O foco do trabalho é a redução de massa de uma roda para cadeira de rodas e para tal, foi realizada uma análise estrutural pelo método de elementos finitos (MEF) e aplicado técnicas de otimização estrutural como a topológica e a dimensional. Para iniciar o trabalho foi definido o uso de análise estática linear. Sendo assim para realizar o MEF da roda foi considerado o peso que ela deve resistir, assim como a pressão comum dos pneus que a roda vai utilizar. Toda região em que a roda faz contato com o solo foi considerada uma condição de contorno de suporte fixo. A roda é de nylon reforçada com fibra de vidro e pesa cerca de 1,423kg e através da análise de elementos finitos se percebe uma tensão máxima próxima a 11,417MPa. Após análise da roda inicial é aplicado a otimização topológica com foco em minimização de massa restrita a tensão máxima de 11,500 MPa. Foi possível alcançar uma redução de massa aproximada de 25% da massa original, porém após a suavização foi obtido uma redução de massa de 9% e tensão máxima aumentou 7,5%. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Rodas; Cadeiras de rodas; Método dos elementos finitos