Συγκριτική μελέτη generative design και topology optimization στη παραγωγή δοκιμίων προσθετικών κατασκευών ως προς τις μηχανικές ιδιότητες

Νιάκας, Ευάγγελος

dc.contributor.advisor	Στεργίου, Κωνσταντίνος
dc.contributor.advisor	Σαγιάς, Βασίλειος
dc.contributor.author	Νιάκας, Ευάγγελος
dc.date.accessioned	2024-05-13T09:28:56Z
dc.date.available	2024-05-13T09:28:56Z
dc.date.issued	2024-03-14
dc.identifier.uri	https://polynoe.lib.uniwa.gr/xmlui/handle/11400/6696
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26265/polynoe-6532
dc.description.abstract	Η παρούσα διπλωματική παρουσιάζει μια ολοκληρωμένη συγκριτική μελέτη των τεχνικών Γενετικής Σχεδίασης (Generative Design) και Βελτιστοποίησης Τοπολογίας (Topology Optimization) που εφαρμόζονται σε δοκίμια Προσθετικής Κατασκευής (Additive Manufacturing), με ιδιαίτερη έμφαση στις μηχανικές τους ιδιότητες. Η έρευνα περιλαμβάνει μια σε βάθος ανάλυση των υποκείμενων θεωριών πίσω από τον Γενετικό Σχεδιασμό και τη Βελτιστοποίηση Τοπολογίας, διερευνώντας τις αρχές και τις εφαρμογές τους στο πλαίσιο της Προσθετικής Κατασκευής. Για την πειραματική σύγκριση των μεθοδολογιών, πραγματοποιήθηκαν πρακτικές μελέτες με τη χρήση του CAD/CAE συστήματος (Fusion 360). Η έρευνα περιλαμβάνει τη δημιουργία και ανάλυση δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε κάμψη και στρέψη, χρησιμοποιώντας τόσο τις τεχνολογίες Generative Design (GD) όσο και Topology Optimization (TO). Στη συνέχεια, τα μοντέλα αυτά υποβλήθηκαν σε ανάλυση με χρήση πεπερασμένων στοιχείων (FEA) σε λογισμικό Computer-Aided Engineering (CAE) για την αξιολόγηση της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο γενετικός σχεδιασμός παρήγαγε δοκίμια, με αυξημένο συντελεστή ασφαλείας, με καλύτερη κατανομή των τάσεων στο αντικείμενο, ωστόσο η βελτιστοποίηση τοπολογίας μείωσε αποτελεσματικότερα την μετατόπιση, ενώ απαιτούσε σημαντικά λιγότερο χρόνο υπολογισμού συγκριτικά με τον γενετικό σχεδιασμό. Επιπλέον, η βελτιστοποίηση τοπολογίας παρουσίαζε αρκετά προβλήματα με το πλέγμα τα οποία δυσκόλευαν την μετέπειτα χρήση της βελτιστοποιημένης γεωμετρίας. Σε δεύτερο χρόνο για να γίνει καλύτερα η προσέγγιση των αποτελεσμάτων από προσθετικές κατασκευές, αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα ορθοτροπικού υλικού, για πολυαμίδιο, για την καλύτερη αποτύπωση της ανισοτροπικής φύσης των τρισδιάστατα εκτυπωμένων υλικών. Η εφαρμογή αυτών των μοντέλων περιλάμβανε τη χρήση CAD/CAE συστήματος (Ansys), όπου πραγματοποιήθηκαν πρόσθετες μελέτες βελτιστοποίησης τοπολογίας για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των δοκιμίων, σε καταπόνηση κάμψης και στρέψης. Τα δεδομένα για τα υλικά αυτό πάρθηκαν από προηγούμενο πείραμα. Τα αποτελέσματα της συγκριτικής ανάλυσης φανερώνουν τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία του Γενετικού Σχεδιασμού και της Βελτιστοποίησης Τοπολογίας στο πλαίσιο της Προσθετικής Κατασκευής, προσφέροντας πληροφορίες για τις αντίστοιχες επιπτώσεις τους στις μηχανικές ιδιότητες. Η παρούσα έρευνα συμβάλλει στον αυξανόμενο όγκο γνώσεων στον τομέα της Προσθετικής Κατασκευής, παρέχοντας επιπλέον πληροφορίες για σχεδιαστές, μηχανικούς και ερευνητές που στοχεύουν στη βελτιστοποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων σε εξαρτήματα παραγόμενα από προσθετικές κατασκευές.	el
dc.format.extent	181	el
dc.language.iso	el	el
dc.publisher	Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές	*
dc.rights	Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Διεθνές	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/	*
dc.subject	Γενετικός σχεδιασμός	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση τοπολογίας	el
dc.subject	Προσθετική κατασκευή	el
dc.subject	Μηχανικές ιδιότητες	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασµένων στοιχείων	el
dc.subject	Ορθοτροπικά υλικά	el
dc.subject	Ανισοτροπία	el
dc.subject	Συγκριτική μελέτη	el
dc.subject	Κάμψη	el
dc.subject	Στρέψη	el
dc.subject	Μέθοδοι βελτιστοποίησης	el
dc.subject	Σχεδιασμός με βοήθεια υπολογιστή	el
dc.subject	Generative design	el
dc.subject	Topology optimization	el
dc.title	Συγκριτική μελέτη generative design και topology optimization στη παραγωγή δοκιμίων προσθετικών κατασκευών ως προς τις μηχανικές ιδιότητες	el
dc.title.alternative	Comparative study of generative design and topology optimization in additive manufacturing specimens mechanical properties	el
dc.type	Διπλωματική εργασία	el
dc.contributor.committee	Vairis, Achilles
dc.contributor.faculty	Σχολή Μηχανικών	el
dc.contributor.department	Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών	el
dc.description.abstracttranslated	This thesis presents a comprehensive comparative study of Generative Design and Topology Optimization techniques applied to Additive Manufacturing (AM) specimens, with a specific focus on their mechanical properties. The research involves an in-depth analysis of the underlying theories behind Generative Design and Topology Optimization, exploring their principles and applications in the context of AM. To empirically evaluate the performance of these methodologies, practical studies were conducted in a CAD/CAE system (Fusion 360). The research involved the creation and analysis of specimens subjected to bending and torsion, utilizing both Generative Design (GD) and Topology Optimization (TO) technologies. Subsequently, these designs underwent Finite Element Analysis (FEA) in Computer-Aided Engineering (CAE) software to assess their mechanical behaviors. The results showed that the Generative Design yielded specimens with a better factor of safety, distributed stresses more efficiently along the geometry, exhibiting a lower maximum value, however the topology optimization reduced displacement more efficiently, while requiring significantly less computation time compared to the Generative Design. In addition, topology optimization presented several problems with the mesh that made subsequent use of the optimized geometry difficult. Furthermore for a better approach of future simulations, two orthotropic material models were developed to better capture the anisotropic nature of 3D printed materials, specifically for polyamide. The implementation of this model involved the use of a CAD/CAE system (Ansys), where additional Topology Optimization studies were carried out to refine the mechanical properties of the specimens, in bending and torsional stress. The data for each material was taken form a previous experiment. The results of the comparative analysis reveal the strengths and weaknesses of Generative Design and Topology Optimization in the context of Additive Manufacturing, offering insights into their respective impacts on mechanical performance. This research contributes to the growing body of knowledge in additive manufacturing, providing valuable information for designers, engineers, and researchers aiming to optimize mechanical properties in 3D-printed components.	el

Αρχεία σε αυτό το τεκμήριο

Όνομα:: Niakas_18392087.pdf
Μέγεθος:: 6.675Mb
Τύπος:: PDF
Περιγραφή:: Διπλωματική Εργασία

Προβολή/Άνοιγμα

Αυτό το τεκμήριο εμφανίζεται στις ακόλουθες συλλογές

Διπλωματικές εργασίες
Διπλωματικές εργασίες τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών

Εμφάνιση απλής εγγραφής

Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές

Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές