Weight minimization of structural components reinforced with fiber-mat

• Autorzy: Wiśniewski J. , Dems K.

Warianty tytułu

PL

Optymalne projektowanie lekkich elementów konstrukcyjnych wzmacnianych matami włókienniczymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of investigation in the area of designing of lightweight composite structures are presented. The thin, two-dimensional and linearly elastic disk reinforced with fibermat and subjected to service loading is considered. The problem of optimal layout of the fiber-mat in the disk domain in order to obtain the minimal weight and the assumed mechanical properties of this structure is discussed. The adequate model of this structure and relevant optimality conditions for this type of design problem are derived. To solve of the problem, the optimization procedure based on the evolutionary algorithm is proposed. The problem of weight minimization of structural components reinforced with the fiber-mat is illustrated by simple numerical example.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące optymalnego projektowania lekkich struktur kompozytowych. Obiektem badań były płaskie, dwuwymiarowe i liniowosprężyste elementy konstrukcyjne wykonane z materiału kompozytowego wzmocnionego matą włókienniczą i obciążone statycznie siłami działającymi w ich płaszczyźnie. Projektowanie takich struktur rozpatrzono z uwagi na optymalne ułożenie maty włókienniczej w materiale kompozytowym, tak aby element konstrukcyjny wykonany z tego materiału uzyskiwał możliwie najmniejszą masę właściwą przy jednoczesnym spełnieniu stawianych wymagań w zakresie określonych własności mechanicznych. W pracy przedstawiono odpowiedni model struktury kompozytowej, warunki optymalnego rozwiązywania tego typu problemu, a do poszukiwania optymalnych rozwiązań zaproponowano metodę optymalizacyjną opartą na algorytmie ewolucyjnym. Rozpatrywany problem zilustrowano przykładem numerycznym. Uzyskane wyniki mogą stanowić punkt wyjścia do projektowania optymalnej struktury materiałów kompozytowych wzmacnianych matami włókienniczymi i będących tworzywem konkretnej konstrukcji pracującej pod zadanym obciążeniem, pozwalając tym samym uniknąć kosztownych i pracochłonnych badań doświadczalnych, które można ograniczyć do końcowych badań eksperymentalnych gotowej konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

composite disk; fiber-mat; optimal design; evolutionary algorithm

PL

tarcza kompozytowa; kompozyty; maty włókiennicze; lekkie elementy konstrukcyjne; projektowanie optymalne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2010
• Tom: No. 5
• Strony: 79--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wiśniewski J.

autor

Dems K.

• Department of Technical Mechanics and Computer Engineering, Technical University of Łódź, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. Chandrpatla T.R., Belegundu A.D. Introduction to finite elements in engineering, New Jersey, Prentice Hall 1991.
• 2. Dąbrowski H.: Wstęp do mechaniki materiałów kompozytowych, Wrocław, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej 1989.
• 3. Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A.: Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1980.
• 4. German J.: Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych, Kraków, Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej 1996.
• 5. Michalewicz Z.: Algorytmy genetyczne + struktury danych =programy ewolucyjne, Warszawa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1996.
• 6. Timoshenko S., Goodier J.N.: Teoria sprężystości, Warszawa, Arkady 1962.