Browsing by Author "Giusti, Sebastián Miguel"

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    Control óptimo de actuadores plezoeléctricos flexibles
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2021) Romero Onco , Augusto; Giusti, Sebastián Miguel
    Este trabajo centra su estudio en el diseño óptimo de actuadores piezoeléctricos, los cuales consisten de estructuras flexibles actuadas mediante dispositivos piezocerámicos. En particular, interesa conocer las condiciones de borde óptimas sobre los cristales piezoeléctricos asociadas a la maximi zación/minimización de un determinado funcional. En este estudio, consideramos dispositivos donde, tanto la estructura flexible como los cristales piezoeléctricos están contenidos en un plano. Para modelar el problema se utilizan modelos acoplados de piezo-electro-elasticidad plana. El método para resolver el problema de optimización utilizado sigue el enfoque "primero optimizar luego discretizar", por lo tanto las expresiones de control en la frontera obtenidas son analíticas y exactas. Se utiliza el método de los elementos finitos para encontrar la solución de las ecuaciones de estado directa y adjunta asociadas al problema deoptimización y obtener la versión discretizada del control óptimo. Se expone marco teórico y ejemplos
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    Inverse homogenization using the topological derivative
    (Emerald Publishing., 2021) Ferrer, Alex; Giusti, Sebastián Miguel
    Purpose – The purpose of this study is to solve the inverse homogenization problem, or so-called material design problem, using the topological derivative concept. Design/methodology/approach – The optimal topology is obtained through a relaxed formulation of the problem by replacing the characteristic function with a continuous design variable, so-called density variable. The constitutive tensor is then parametrized with the density variable through an analytical interpolation scheme that is based on the topological derivative concept. The intermediate values that may appear in the optimal topologies are removed by penalizing the perimeter functional. Findings – The optimization process benefits from the intermediate values that provide the proposed method reaching to solutions that the topological derivative had not been able to find before. In addition, the presented theory opens the path to propose a new framework of research where the topological derivative uses classical optimization algorithms. Originality/value – The proposed methodology allows us to use the topological derivative concept for solving the inverse homogenization problem and to fulfil the optimality conditions of the problem with the use of classical optimization algorithms. The authors solved several material design examples through a projected gradient algorithm to show the advantages of the proposed method.
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    Síntesis de mecanismos de lámina emergente mediante el uso de derivada topológica
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2021) Romero Onco , Augusto; Giusti, Sebastián Miguel
    Resumen. Los mecanismos flexibles de lamina emergente, o LEMs por sus siglas en ingles (Lamina Emergent Mechanisms), conforman un subgrupo de mecanismos flexibles que se caracterizan por que la geometría del mecanismo está contenida en un plano mientras que los desplazamientos de actuación son perpendiculares a dicho plano (conocidos como mecanismos ortoplanos). Poseen grandes ventajas tales como su capacidad de seres calables en tamaño-fácilmente aplicables a la micro-mecánica-, su alto grado de compacticidad y bajo costo de fabricación- son básicamente una lámina o placa que pueden ser fabricados mediante métodos de producción masivos como el estampado o corte por láser- y además, al ser mecanismos flexibles, carecen de juntas y por lo tanto de juego lo cual es una gran ventaja desde el punto de vista de la controlabilidad y la precisión. El diseño de estos dispositivos debe contemplar una multiplicidad de factores lo cual convierte a esta tarea en un gran desafío. En este trabajo se explora el diseño de estos dispositivos mediante optimización topológica. Se utilizan modelos lineales de placa para resolver las ecuaciones de estado y derivadas topológicas para guiar el proceso de optimización. Se presenta marco teórico y ejemplos.
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    Topological derivative-based topology optimization of plate structures under bending effects
    (Palaniappan Ramu, 2020) Carvalho, Fernando Soares de; Ruscheinsky, D.; Giusti, Sebastián Miguel; Anflor, Carla Tatiana Mota; Novotny, Antonio André
    Abstract In this work, the topological derivatives of L2 and energy norms associated with the solution to Kirchhoff and Reissner- Mindlin plate bending models are introduced. Based on existing theoretical results, closed forms of the sensitivities are presented. A zero-order term is introduced in the equilibrium equations, which allows for adapting the obtained sensitivities to the context of topology optimization of plates under elastic support and free vibration condition as well. The resulting analytical formulae are used together with a level-set domain representation method to devise a simple topology design algorithm. Several finite element-based representative numerical experiments are presented showing its applications to the compliance minimization and eigenvalue maximization of Kirchhoff as well as Reissner-Mindlin plate structures under bending effects.