Topology Optimization of Fixture Clamping Locations for Machining Processes Integration internship
Adler, Joé
Promoteur(s) :
Salles, Loïc
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
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| Date de soutenance : | 30-jui-2025/1-jui-2025 |
| Promoteur(s) : | Salles, Loïc
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| Membre(s) du jury : | Bruyneel, Michaël
Duysinx, Pierre
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| 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.
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