Zagadnienia kształtowania konstrukcji w ujęciu współczesnej mechaniki

• Autorzy: Bołbotowski K. , Czarnecki S. , Czubacki R. , Dzierżanowski G. , Lewiński T. , Łukasiak T. , Sokół T.

Warianty tytułu

EN

Problems of shaping structures in the light of the modern mechanics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono współczesne kierunki rozwoju teorii optymalizacji topologii konstrukcyjnej dźwigarów płaskich, przestrzennych oraz rusztów. Omówiono metody konstrukcji bazowych prowadzące do kratownicowych lub belkowych aproksymacji dźwigarów Michella, metodę strut and tie w wersji wspomaganej przez metodę konstrukcji bazowych, metodę interpolacji materiałowej oraz metodę projektowania materiału. Każda z tych metod łączy w sobie optymalizację kształtu i materiału.

EN

The paper concerns the contemporary trends of the theory of optimization of structural topology of planar and spatial girders as well as grillages. The following methods discussed are the ground structure method leading to truss-like or beam-like approximations of Michell structures, the strut and tie method supported by the ground structure method, the method of material interpolation schemes and the free material design method. Each of these methods combines the shape design and the material design.

Słowa kluczowe

PL

kształtowanie konstrukcji; optymalizacja topologiczna; kratownica; belka swobodnie podparta; ruszt; metoda strut and tie; kryterium największej sztywności

EN

structural design; topological optimization; truss; freely supported beam; grillage; strut-and-tie method; highest stiffness criterion

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 73, nr 8
• Strony: 437--441
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., il.

Twórcy

autor

Bołbotowski K.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Czarnecki S.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Czubacki R.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Dzierżanowski G.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Lewiński T.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Łukasiak T.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Sokół T.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Andreassen E., Lazarov B.S., Sigmund O.: Design of manufacturable 3D extremal elastic microstructure. "Mechanics of Materials", tom 69/2014.
• [2] Beghini A., Beghini L.L., Baker W.F.: Applications of Structural Optimization in Architectural Design. "Struct. Congress 2013", 2013.
• [3] Bołbotowski K., He L., Gilbert M.: Design of optimum grillages using layout optimization. (w przygotowaniu).
• [4] Bołbotowski K., Sokół T.: New method of generating Strut and Tie models using truss topology optimization. "Advances in Mechanics: Theoretical, Computational and Interdisciplinary Issues". M. Kleiber, T. Burczyński, K. Wilde, J. Górski, K. Winkelmann, Ł. Smakosz (Eds.). CRC Press, 2016.
• [5] Bouchitté G., Gangbo W., Seppecher P.: Michell trusses and lines of principal action. "Mathematical Models and Methods in Applied Sciences", No 9/2008.
• [6] Czarnecki S., Lewiński T.: Shaping the stiffest three-dimensional structures from two given isotropic materials. "Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences", No 13/2006.
• [7] Czarnecki S., Lewiński T.: On material design by the optimal choice of Young's modulus distribution. "International Journal of Solids and Structures", Apri1/2017.
• [8] Czarnecki S., Wawruch P.: The emergence of auxetic material as a result of optimal isotropic design. “Physica Status Solidi B”, No 7/2015.
• [9] Czarnecki S.: Isotropic material design. "Computational Methods in Science and Technology" , No 2/2015.
• [10] Czmoch I.: O niektórych uwarunkowaniach wdrażania BIM w Polsce. "Inżynieria i Budownictwo", nr 8/2017.
• [11] Czubacki R., Lewiński T.: Topology optimization of spatial continuum structures made of non-homogeneous material of cubic symmetry. “Journal of Mechanics of Materials and Structures”, No 4/2015.
• [12] Dzierżanowski G.: On the comparison of material interpolation schemes and optimal composite properties in plane shape optimization. "Structural and Multidisciplinary Optimization", tom 46, nr 5/2012.
• [13] Gilbert M., Tyas A.: Layout optimization of large-scale pin-jointed frames. "Engineering Computations", No 8/2003.
• [14] Hemp W.: Optimum Structures. Clarendon Press, Oxford 1973.
• [15] Kuś W., Zalewski W.: O roli naprężeń głównych w kształtowaniu belek o zmiennej wysokości. VII sympozjum z cyklu: Nowe osiągnięcia nauki i techniki w budownictwie. Tom 1. Referaty naukowe sympozjum pod redakcją Adama Reichharta, Rzeszów 3-4 lutego 2005.
• [16] Lewiński T., Czarnecki S., Dzierżanowski G., Sokół T.: Topology optimization in structural mechanics. "Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences", No 1/2013.
• [17] Lewiński T., Sokół T.: On basic properties of Michell's structures. In: George I.N. Rozvany, Tomasz Lewiński (Eds.). Topology Optimization in Structural and Continuum Mechanics. CISM International Centre for Mechanical Sciences 549. Courses and Lectures. Springer, Wien Heidelberg New York Dordrecht London, CISM, Udine 2014.
• [18] Lewiński T., Zhou M., Rozvany G.I.N.: Extended exact solutions for leastweight truss layouts - Part I: Cantilever with a horizontal axis of symmetry, Part II: Unsymmetric cantilevers. "International Journal of Mechanical Sciences", No 5/1994.
• [19] Łukasiak T.: Two-phase isotropic composites with prescribed bulk and shear moduli. "Recent Advances in Computational Mechanics" - T. Łodygowski, J. Rakowski, P. Litewka (Eds.). Taylor & Francis Group, London.
• [20] Łukasiak T.: Recovery of two-phase microstructures of planar isotropic elastic composites. 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, May, Orlando, Florida, USA, 19-24, 2013.
• [21] Łukasiak T.: HS-rho - an isotropic interpolation scheme based on Hashin-Shtrikman variational bounds. "Advances in Mechanics: Theoretical, Computational and Interdisciplinary Issues". Kleiber M. et al. (Eds.), Taylor & Francis Group, London, 2016.
• [22] Łukasiak T.: Two-phase isotropic composites of extremal moduli. The inverse homogenization problem. "Engineering Transactions", No 1/2017.
• [23] Mazurek A.: Geometrical aspects of optimum truss like structures for three-force problem. "Structural and Multidisciplinary Optimization", No 1/2012.
• [24] Michell A.G.M.: The limits of economy of material in frame structures, "Philosophical Magazine", No 8(47)/1904.
• [25] Rozvany G.I.N.: Optimal design of flexural systems. Pergamon Press, London 1976.
• [26] Rozvany G.I.N., Lewiński T.: Topology Optimization in Structural and Continuum Mechanics (Eds.). CISM International Centre for Mechanical Sciences 549. Courses and Lectures. Springer, Wien Heidelberg New York Dordrecht London, CISM, Udine 2014.
• [27] Smith C.J., Gilbert M., Todd I., Dergutti F.: Application of layout optimization to the design of additively manufactured metallic components. "Structural and Multidisciplinary Optimization" No 54/2016.
• [28] Sokół T., Lewiński T.: On the solution of the three forces problem and its application to optimal designing of a class of symmetric plane frameworks of least weight. "Structural and Multidisciplinary Optimization", No 6/2010.
• [29] Sokół T., Lewiński T.: Simply supported Michell trusses generated by a lateral point load. "Structural and Multidisciplinary Optimization", No 5/2016.
• [30] Sokół T.: A 99 line code for discretized Michell truss optimization written in Mathematica. "Structural and Multidisciplinary Optimization", No 2/2011.
• [31] Sokół T.: A new adaptive ground structure method for multi-load spatial Michell structures. In: M. Kleiber, T. Burczyński, K. Wilde, J. Górski, K. Winkelmann, Ł. Smakosz (Eds.), Advances in Mechanics: Theoretical, Computational and Interdisciplinary Issues, CRC Press, 2016.
• [32] Wasiutyński Z.: On the congruency of the forming according to the minimum potential energy with that according to equal strength. "Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences", No 6/1960.
• [33] Woliński Sz.: Kryteria wyboru modeli analogii kratownicowej ST w projektowaniu elementów żelbetowych. "Inżynieria i Budownictwo", nr 9/2012.
• [34] Zalewski W.: Kształtowanie konstrukcji. Wprowadzenie i przykłady. VII Sympozjum z cyklu "Nowe osiągnięcia nauki i techniki w budownictwie", tom 1. Referaty naukowe sympozjum pod redakcją Adama Reichharta. Rzeszów 3-4 lutego 2005.
• [35] Zegard T., Paulino G.H.: Ground structure based topology optimization for arbitrary 3D domains using MATLAB. "Structural and Multidisciplinary Optimization", No 6/2012.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).