Sistemas microeletromecânicos ou "MEMS" em inglês são sistemas mecânicos projetados em escalas micrométricas. Um tipo comum de "MEMS" são os "MEMS" eletrotermomecânicos, os quais acoplam domínios elétrico, térmico e mecânico para gerar deslocamentos. Nesses "MEMS" uma corrente elétrica é convertida em calor pelo efeito de Joule e esse calor gera deformações térmicas, as quais por sua vez causam deformação estrutural. Os "MEMS" eletrotermomecânicos são projetados como mecanismos flexíveis; estes mecanismos conseguem sua mobilidade da flexibilidade da sua estrutura ao contrário das estruturas de corpo rígido que obtém sua mobilidade de dobradiças, rolamentos e guias deslizantes. O projeto de "MEMS" eletrotermomecânicos não é uma tarefa fácil de realizar usando métodos de tentativa e erro; portanto, neste trabalho o Método de Otimização Topológica (MOT) é aplicado, o qual combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos para projetar a melhor topologia estrutural, distribuindo o material no interior de um domínio de projeto fixo segundo um critério de custo. Em "MEMS" eletrotermomecânicos, este critério de custo consiste de maximizar o deslocamento de saída, com o menor peso, quando um potencial elétrico é aplicado à estrutura. O principal objetivo deste trabalho é projetar "MEMS" eletrotermomecânicos utilizando o Método de Otimização topológica. Um modelo de material baseado no tradicional modelo "SIMP" é adotado e o algoritmo de otimização é construído usando a Programação Linear Seqüencial (PLS). Uma técnica de filtragem é aplicada para controlar a dependência da malha e o problema das instabilidades de xadrez. Uma forma alternativa é aplicada para controlar o problema das instabilidades de xadrez: o MOT baseado no método da aproximação contínua de distribuição de material - "CAMD". Vários exemplos de "MEMS" eletrotermomecânicos bidimensionais otimizados são incluídos. ) Além disso, a influência de diversos valores dos parâmetros de otimização na topologia final é discutida.

MEMS are MicroElectroMechanical Systems designed in micrometric scale. A very common type of MEMS are the electrothermomechanical MEMS, which couples electrical, thermal and mechanical field to generate displacements. In these MEMS an electrical current is converted to heat by Joule effect and the heat causes thermal strain, which in turn causes structural deformation. Electrothermomechanical MEMS are designed as compliant mechanisms; they attain their mobility from flexibility of their structure as opposed to rigid body structure that attains their mobility from hinges, bearings and sliders. Design of electrothermomechanical MEMS is not an easy task to be accomplished by using trial and error methods; therefore, in this work Topology Optimization Method (TOM) is applied, which combines optimization algorithms with Finite Element Method to design the best structure topology, distributing the material in the interior of a fixed domain according to cost criteria. In electrothermomechanical MEMS, this cost criteria consists of maximizing the output displacement, with the least weight, when an electric potential is applied to the structure. The main goal of this work is to design electrothermomechanical MEMS using the Topology Optimization Method. A material model based on the traditional SIMP model is adopted and the optimization algorithm is constructed based on sequential linear programming (SLP). A filtering technique is applied to control the meshdependency and the checkerboard problem. An alternative way is applied to control the checkerboard problem: TOM based on the method of continuous approximation of material distribution - CAMD. Several examples of optimized two-dimensional electrothermomechanical MEMS are included. In addition, the influence of different values of optimization parameters upon the final topology is discussed.