Efektywne rozwiązania w optymalizacji topologicznej konstrukcji z ograniczeniami naprężeniowymi i zmęczeniowymi

• Autorzy: Mrzygłód M.

Warianty tytułu

EN

Effective solutions in topology optimization of structures with stress and fatigue constraints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano nową metodę optymalizacji konstrukcji przy zastosowaniu optymalizacji topologicznej. Metoda pozwala uzyskać rozwiązania spełniające przyjęte ograniczenia technologiczne i wytrzymałościowe w pierwszym kroku bez konieczności żmudnego dostosowywania kształtu do postaci nadającej się do wytwarzania. Jak potwierdzają wyniki z przeprowadzonych testów, nowa metodyka umożliwia uzyskanie rozwiązań efektywnych, czyli lekkich i zwartych konstrukcji spełniających przyjęte ograniczenia i nadających do bezpośredniego wytwarzania technologia przyrostową.

EN

In the article, a new method for structural design using topological optimization is proposed. The method allows obtaining solutions that meet the adopted manufacturing and endurance constraints in the first step without the need of shape adjusting process to form suitable for production. As it is illustrated in the carried out tests, the proposed methodology allows to obtain effective solutions: lightweight and compact structures that meet the assumed constraints and give the possibility to direct fabrication by additive manufacturing.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja topologiczna; ograniczenia technologiczne; wytwarzanie przyrostowe

EN

topology optimization; manufacturing constraint; additive manufacturing

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 109
• Strony: 115--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Mrzygłód M.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

Bibliografia

• [1] ESCHENAUER H.A., OLHOFF N.: Topology Optimization of Continuum Structures: a Review, Applied Mechanics Reviews, 54, 2001, pp. 331–390.
• [2] ZHOU M., ROZVANY G.I.N.: The COC algorithm, Part II: Topology geometrical and generalized shape optimization, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 89, 1991, pp. 309–336.
• [3] KAZAKIS G., KANELLOPOULOS I., SOTIROPOULOS S., LAGAROS N.D.: Topology optimization aided structural design: Interpretation, computational aspects and 3D printing, Heliyon 3 (2017) e00431, doi: 10.1016/j.heliyon.- 2017.e00431
• [4] SEABRA M., AZEVEDO J. ARAÚJO A., REIS L., PINTO E., ALVES N., SANTOS R., PEDRO MORTÁGUA J.: Selective laser melting (SLM) and topology optimization for lighter aerospace components, Procedia Structural Integrity, 1 (2016) 289–296, doi:10.1016/J.PROSTR.2016.02.039
• [5] MANTOVANI S., PRESTI I.L., CAVAZZONI L., BALDINI A.: Influence of Manufacturing Constraints on the Topology Optimization of an Automotive Dashboard, Procedia Manufacturing, 11, pp. 1700–1708, 2017, doi:10.1016/J.- PROMFG.2017.07.296
• [6] BENDSOE M.P., SIGMUND O.: Topology optimization, Theory, Methods and Applications, Springer – Verlag Berlin Heidelberg, 2003 i 2004
• [7] BENDSOE M.P., KIKUCHI N.: Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 71, 1988, pp. 197–224.
• [8] ALLAIRE G., FRANCFORT G.A.: A numerical algorithm for topology and shape optimization, In: Bendsoe, M.P., Mota Soares C.A. (eds.) Topology design of structures, Dordrecht: Kluwer; 1993, pp. 239–248.
• [9] HABER R.B., BENDSOE M.P., JOG C.: A new approach to variable-topology shape design using a constraint on the perimeter, Structural Optimization, 11, 1996, pp. 1–12.
• [10] SIGMUND O.: On the design of compliant mechanisms using topology optimization, J. Mech. Struct. Mach. 25, 1997, pp. 493–524.
• [11] ATREK E., SHAPE: A structural shape optimization program, In: Hornlein H., Schittkowski K. (eds): Software Systems for Structural Optimization, Vol. 110 International Series of Numerical Mathematics, Basel: Birkhauser Verlag, 1993, pp. 229–249.
• [12] MATTHECK C., BURKHARDT S.: A new method of structural shape optimisation based on biological growth, International Journal of Fatigue, 12(3), 1990, pp. 185–190.
• [13] XIE Y.M.; STEVEN G.P.: Shape and layout optimization via an evolutionary procedure, Proc. Int. Conf. Comp. Engrg., Hong Kong University, 1992.
• [14] QUERIN O.M., STEVEN G.P., XIE Y.M.: Evolutionary structural optimization (ESO) using bidirectional algorithm, Engineering Computations, 15, 1998, pp. 1031–1048.
• [15] NOWAK M.: Structural optimization system based on trabecular bone surface adaptation, Structural and Multidisciplinary Optimization, 32(3), 2006, pp. 241– 249.
• [16] MRZYGŁÓD M.: Multi-constrained topology optimization using constant criterion surface algorithm, Bulletin of the Polish Academy of Sciences – Technical Sciences, 60(2), 2012, pp. 229–236.
• [17] ROZVANY G.I.N.: Exact analytical solutions for some popular benchmark problems in topology optimization, Structural Optimization, 15, 1998, pp. 42–48.
• [18] DANG VAN K., GRIVEAU B., MESSAGE O.: On a new multiaxial fatigue limit criterion: theory and application, Biaxial and multiaxial fatigue, EGF 3. Mechanical Engineering Publications, London, 1989, pp. 479–496

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).