Optymalizacja topologii konstrukcji belkowych przy użyciu metody wzrostu struktury bazowej

• Autorzy: Król R.

Warianty tytułu

EN

Topology optimization of beam structures by growing ground structure method

• Konferencja: II Konferencja Naukowo-Techniczna "Obrabiarki sterowane numerycznie i programowanie operacji w technikach wytwarzania", Radom-Jedlina Letnisko, 23-25 listopada 2011 r.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostały algorytmy optymalizacji topologii konstrukcji belkowych dwu- i trójwymiarowych w oparciu o wzrost struktury wyjściowej. Opracowane zostały odrębne elementarne strategie takie, jak dodawanie nowej belki, usuwanie belki z konstrukcji oraz dodawanie lub usuwanie węzłów. Strategie te mogą być kombinowane oraz wykonywane wielokrotnie. W przedstawionej metodzie nie ma potrzeby budowania złożonej wyjściowej struktury bazowej (ang. ground structure), której przygotowanie dla dużych konstrukcji może być pracochłonne. Zadaniem użytkownika jest jedynie określenie prostopadłościanu podzielonego równomiernie na węzły, każdy z których jest kandydatem na dołączenie do konstrukcji. Jako kryterium wyboru węzłów-kandydatów lub nowych elementów belkowych przyjęto maksymalne naprężenia zredukowane spośród uśrednionych dla każdego wariantu konstrukcji. W stosunku do klasycznych metod optymalizacji topologii, przedstawiona metoda jest bardzo wymagająca obliczeniowo. Może być jednak z powodzeniem użyta do modyfikacji konstrukcji przeznaczonej do dalszej optymalizacji np. pod względem rozkładu materiału na elementy w celu minimalizacji podatności.

EN

This article presents topology optimization algorithms of 2D and 3D beam structures. Developed methods doesn’t use ground structure, which can be very complex for large constructions. Four kinds of elementary strategies has been developed: addition of a beam, removal of a beam, addition of a node and removal of a node. These strategies can be combined and can be used repeatedly. User has to define cuboidal grid of candidate-nodes. It can be dense, sparse, large or limit only small region of the initial structure. As a selection criterion, these beams are being added to the structure, which increases average stress in all finite elements the most. Methods presented in this article are computationally expensive in comparison to the other classical ground structure methods. It can be used to correct topology of beam structures before further compliance and volume optimization.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja topologii; konstrukcja belkowa; MES (metoda elementów skończonych)

EN

topology optimization; beam structure; FEM

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 85, nr 1CD
• Opis fizyczny: poz. XVIII, 13 s., Bibliogr. 3 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Król R.

• Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54 26- 600 Radom,

Bibliografia

• [1] Rozvany G. I. N.: A critical review of established methods of structural topology op-timization (2009) 37:217-237.
• [2] Hagishita T., Ohsaki M.: Topology optimization of trusses by growing ground stru-cture method. Structural and Multidisciplinary Optimization (2009) 37:377-393.
• [3] Ohsaki M., Katoh N.: Topology optimization of trusses with stress and local cons-traints on nodal stability and member intersection. Structural and Multidisciplinary Optimization (2005) 29:190-197.