Projeto de \"MEMS\" eletrotermomecânicos usando o método de otimização topológica. - Rubio, Wilfredo Montealegre (2005)
Sistemas microeletromecânicos ou \"MEMS\" em inglês são sistemas mecânicos projetados em escalas micrométricas. Um tipo comum de \"MEMS\" são os \"MEMS\" eletrotermomecânicos, os quais acoplam domínios elétrico, térmico e mecânico para gerar deslocamentos. Nesses \"MEMS\" uma corrente elétrica é convertida em calor pelo efeito de Joule e esse calor gera deformações térmicas, as quais por sua vez causam deformação estrutural. Os \"MEMS\" eletrotermomecânicos são projetados como mecanismos flexíveis; estes mecanismos conseguem sua mobilidade da flexibilidade da sua estrutura ao contrário das estruturas de corpo rígido que obtém sua mobilidade de dobradiças, rolamentos e guias deslizantes. O projeto de \"MEMS\" eletrotermomecânicos não é uma tarefa fácil de realizar usando métodos de tentativa e erro; portanto, neste trabalho o Método de Otimização Topológica (MOT) é aplicado, o qual combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos para projetar a melhor topologia estrutural, distribuindo o material no interior de um domínio de projeto fixo segundo um critério de custo. Em \"MEMS\" eletrotermomecânicos, este critério de custo consiste de maximizar o deslocamento de saída, com o menor peso, quando um potencial elétrico é aplicado à estrutura. O principal objetivo deste trabalho é projetar \"MEMS\" eletrotermomecânicos utilizando o Método de Otimização topológica. Um modelo de material baseado no tradicional modelo \"SIMP\" é adotado e o algoritmo de otimização é construído usando a Programação Linear Seqüencial (PLS). Uma técnica de filtragem é aplicada para controlar a dependência da malha e o problema das instabilidades de xadrez. Uma forma alternativa é aplicada para controlar o problema das instabilidades de xadrez: o MOT baseado no método da aproximação contínua de distribuição de material - \"CAMD\". Vários exemplos de \"MEMS\" eletrotermomecânicos bidimensionais otimizados são incluídos. ) Além disso, a influência de diversos valores dos parâmetros de otimização na topologia final é discutida.