CMN 2026

Keynote

Implementación multi-enfoque de análisis modal en la optimización topológica de estructuras con restricciones en tensión de Von Mises

  • París, José (Universidade da Coruña)
  • Rey, Martín (Universidade da Coruña)
  • Couceiro, Iván (Universidade da Coruña)
  • Ramírez, Luis (Universidade da Coruña)
  • Navarrina, Fermín (Universidade da Coruña)

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La optimización topológica es una herramienta fundamental para diseñar estructuras con propiedades mecánicas y dinámicas controladas, determinando cómo distribuir el material de manera eficiente dentro de un dominio dado. Más allá de la mera minimización del peso o la resistencia frente a cargas estáticas, la ingeniería moderna demanda optimizaciones que tengan en cuenta el comportamiento vibracional de los sistemas, incluyendo la manipulación de frecuencias naturales o la creación de rangos de frecuencia exentos de modos. Diversos autores han estudiado esta cuestión desde la década de los 90, en donde la cuestión dinámica se introdujo en la optimización topológica de estructuras [1,2]. Este trabajo se centra en explorar estrategias para incorporar restricciones dinámicas en problemas de optimización topológica, abordando tanto la maximización de frecuencias naturales críticas como la limitación de modos indeseables, todo ello combinado con restricciones en tensión de Von Mises. Estas restricciones son de particular interés en aplicaciones donde la vibración puede afectar el rendimiento o la seguridad de la estructura, como en aeronáutica, automoción y dispositivos de precisión. Una dificultad central en este tipo de optimización radica en la dependencia de las ecuaciones de movimiento de la densidad del material. Al resolver estos sistemas mediante discretizaciones tipo Galerkin pueden aparecer singularidades o soluciones no físicas que complican la convergencia y la interpretación de los resultados. Por ello, resulta fundamental estudiar modelos con densidades intermedias y analizar cómo la penalización o restricción de las frecuencias naturales afecta la estabilidad numérica y física de la optimización. Este estudio propone analizar estas estrategias sin recurrir inicialmente a filtrados ni proyecciones, para identificar las limitaciones inherentes y guiar el desarrollo de métodos que permitan un control más preciso de las propiedades vibracionales en el diseño topológico. REFERENCIAS [1] Z.D. Ma, N. Kikuchi, I. Hagiwara. Structural topology and shape optimization for a frequency response problem. Comput. Mech. 1993, 13, 157–174. [2] N. Olhoff, J. Du. Generalized incremental frequency method for topological design of continuum structures for minimum dynamic compliance subject to forced vibration at a prescribed low or high value of the excitation frequency. Struct. Multidiscip. Optim. 2016, 54, 1113–1141.