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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

Topology Optimization of Fixture Clamping Locations for Machining Processes Integration internship

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Adler, Joé ULiège
Promoteur(s) : Salles, Loïc ULiège
Date de soutenance : 30-jui-2025/1-jui-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/23334
Détails
Titre : Topology Optimization of Fixture Clamping Locations for Machining Processes Integration internship
Titre traduit : [fr] Optimisation topologique des emplacements de serrage des montages pour les procédés d'usinage
Auteur : Adler, Joé ULiège
Date de soutenance  : 30-jui-2025/1-jui-2025
Promoteur(s) : Salles, Loïc ULiège
Membre(s) du jury : Bruyneel, Michaël ULiège
Duysinx, Pierre ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 112
Mots-clés : [en] fixture clamping optimization
[en] method of moving asymptotes (MMA)
[en] topology optimization
[en] Guyan-Irons reduction
[en] python programming
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie mécanique
Ingénierie, informatique & technologie > Multidisciplinaire, généralités & autres
Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Mathématiques
Public cible : Professionnels du domaine
Etudiants
Autre
URL complémentaire : https://github.com/JoeAdler/Topology-optimization-of-clamping-locations
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] This work addresses the optimization of fixture clamping locations to minimize workpiece de- formation under prescribed external machining forces. The approach employs finite element analysis (FEA), introducing bar elements on the exterior surface of a 3D tetrahedral workpiece mesh. The design variables are the densities of these bar elements, formulated using the SIMP homogenization method. A linear static analysis is used to evaluate the objective function. The algorithm, implemented in Python, includes finite element assembly and sensitivity analysis. Optimization is performed using a prewritten Python module that implements the Method of Moving Asymptotes (MMA). To improve computational efficiency, the Guyan-Irons method is successfully applied, reducing the system by keeping only relevant degrees of freedom (DOFs), thus significantly reducing computation time. The framework is demonstrated on two test cases: a simple academic example involving a cylindrical workpiece under point loading, and a more realistic turbine impeller subjected to a machining tool path. The effect of physical and numerical parameters on the optimal solution is investigated to reduce intermediate density values. Since tetrahedral elements are not ideal for high-accuracy simulations, this work is intended as a proof of concept.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access Adler_Thesis.pdf
Description: TFE
Taille: 15.72 MB
Format: Adobe PDF

Annexe(s)

File
Access Adler_Appendix.pdf
Description: Annexe
Taille: 5.77 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Adler, Joé ULiège Université de Liège > Master ing. civ. aéro., fin. spéc. aer. eng.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Bruyneel, Michaël ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Modél. num. du comport. des struct. en matériaux composites
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Duysinx, Pierre ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Vice-Recteur à la mobilité et à l'international
    ORBi Voir ses publications sur ORBi








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