Reinforcement approach using topology optimization
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Altunay, Rabia; Suuronen, Jarkko; Rupp, Andreas; Immonen, Eero; Roininen, Lassi
Tiivistelmä
Reinforcement structures involve using advanced materials, optimization techniques, and computational methods to enhance the strength and performance of components. Modern multi-material three-dimensional printers can manufacture reinforced structures with complex topologies. We present a computational design method to reinforce an object through the Solid Isotropic Material with a Penalization method to decrease the structure's compliance by pinpointing particular areas in the structure that need strengthening while preserving the initial dimensions of the model. We demonstrate mathematically the typical topology optimization approach remains effective when substituting voids with an alternative material. The rationale of our approach is to utilize the Solid Isotropic Material with a Penalization for modelling a two-material structure, in which the second material replaces the voids indicated by the Solid Isotropic Material with a Penalization process. We apply our approach to a two-dimensional cantilever beam and perform a mesh convergence study to confirm our method's validity. Moreover, we compare the displacement and von Mises results of a baseline beam that has only a weak material and a reinforced beam that has two materials (weak and strong materials). The results indicate that von Mises stress is higher when the maximum displacement is lower in the reinforced beam.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Konferenssi
Artikkelin tyyppi
Muu artikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A4 Artikkeli konferenssijulkaisussaJulkaisukanavan tiedot
Emojulkaisun nimi
Proceedings of the 38th ECMS International Conference on Modelling and Simulation ECMS 2024
Volyymi
38
Numero
1
Sivut
330-337
ISSN
ISBN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Matematiikka; Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.7148/2024-0330
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä