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INTRODUCCION

La necesidad de mejorar elementos mecánicos así como de acortar sus ciclos
de diseño ha llevado a la exploración de alternativas que resuelvan los
problemas planteados por las diferentes necesidades. En las últimas décadas,
diversos investigadores han observado en la naturaleza la capacidad de las
estructuras naturales para resistir las cargas a las que las somete elmedio
ambiente. En este trabajo se obtiene de la naturaleza un modelo de
“optimización geométrica natural” que comprueba su eficacia a través de un
caso de estudio, verificando los niveles de esfuerzo antes y después de
modificar la geometría.



DESARROLLO

Entendiendo como función básica del ingeniero la de diseñar elementos y sistemas nuevos, mejores, máseficientes y menos costosos, así como proyectar planes y procedimientos para mejorar el funcionamiento de los sistemas existentes, se puede afirmar que es necesario complementar la formación actual del estudiante de ingeniería mecánica brindando herra-mientas para hacer selecciones adecuadas dentro de un universo de alternativas
.
Una de las herramientas más poderosas para realizar la selecciónde la mejor alternativa es la conocida como "teoría de optimizarían", con la cual es posible determinar el mejor caso sin probar realmente todos los casos posibles. La aplicación de la teoría de optimización en inge-niería comienza a reportarse a partir de la década de los 70, pero aún continúa siendo desco-nocida en muchas instituciones de formación universitaria, y en otras, aunque conocida, nose le ha dado la importancia que merece.
Un elemento mecánico es definido mediante la especificación completa de sus materiales y geometría. El material se puede definir por pro-piedades explícitas (módulo de elasticidad, densidad) y por algunas otras propiedades que no pueden ser modeladas matemáticamente (mecanizado, restricciones de tamaños están-dar). Por otra parte, la geometría puede serdefi-nida únicamente a partir de ciertos parámetros geométricos independientes.
Al hacer un análisis del proceso de diseño de elementos mecánicos, se encuentra que las ecuaciones de diseño generalmente expresan, ya sea los requerimientos funcionales o los efectos indeseables, en términos de los parámetros. Estos se pueden clasificar en tres grupos,
Por definición, un diseño adecuado consiste enla selección de los materiales y los valores de los parámetros geométricos independientes para un elemento mecánico, de tal forma que este satisfaga sus requerimientos funcionales y mantenga dentro de márgenes tolerables los efectos indeseables. El diseño adecuado, generalmente implica la técnica de prueba-error, debido a que el objetivo de diseño es tan amplio que resulta en un infinito número deposibles soluciones.
En muchos casos se podría considerar un diseño adecuado como óptimo. Esto sucede en aquellos casos donde los efectos indeseables están relativamente lejos de sus límites de tolerancia, y donde el costo del diseño es minimizado por la aplicación de métodos de prueba -error, usando la experiencia y el buen juicio con algún análisis simple si es necesario. Por ejemplo, no seránecesario gastar mucho tiempo o esfuerzo diseñando un tornillo para colocarlo en un mueble sencillo; sin embargo, si el tornillo debe ser usado en grandes cantidades en un avión, donde el peso es un factor importante, sí resulta necesario hacer un esfuerzo para diseñar el elemento con base en el minimo de peso.
Por definición, el diseño óptimo de un elemento mecánico es la selección del materialy de los valores de los parámetros geométricos independientes, con el objetivo explícito de minimizar un efecto indeseable o de maximizar un requerimiento funcional, teniendo en cuenta que el ele-mento satisfaga otros requerimientos funcionales y que otros efectos indeseables sean mantenidos dentro de sus limites tolerables. Una vez se seleccionen el "objetivo explícito" y las variables...