Wieloetapowa optymalizacja topologiczna i parametryczna układów usztywnionych

• Autorzy: Marczewska I. , Sosnowski A. , Marczewski A. , Bednarek T.

Warianty tytułu

EN

Multi-step topology and sizing optimization of stiffened structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Optymalizacja topologiczna pozwalali lać wstępne kształty konstrukcji w pr: kach, gdy nie możemy w pełni wykorzyi intuicji inżyniera projektanta i jego doświadczenia. Przedstawiona metoda optymalizacji ma charakter bardzo ogólny. Została wprawdzie przetestowana na stosunkowo prostych przykładach ale może być stosowana do rozwiązywania znacznie bardziej skomplikowanych zadań. Powyższy wniosek mógł być sformułowany przede wszystkim dzięki temu, że algorytmy optymalizacyjne zostały sprzężone z najbardziej uniwersalną metodą numeryczną rozwiązywania zadań inżynierskich jaką jest metoda elementów skończonych. Zaproponowane podejście określania kierunków usztywnień jest rozwiązaniem przybliżonym. Aby dokładniej określić kierunki i rozmieszczenie usztywnień należałoby dodatkowo przeprowadzić optymalizację parametryczną położenia usztywnień. Ostateczny kształt optymalizowanego układu można określić metodami gradientowymi optymalizacji. W przypadku złożonych układów nieliniowych zachodzi potrzeba stosowania algorytmów analizy wrażliwości. Metoda projektowania ogólnego kształtu przy wykorzystaniu optymalizacji topologicznej jest metodą stosunkowo nową (liczy zaledwie 20 lat). Jednak rozwój tej metody jest niesłychanie dynamiczny.

EN

The work deals with multi-step topology and sizing optimisation of stiffened elastic plates and shells. Topology optimisation provides the optimal plate and shell topology giving proper localization of stiffening zones. The problem of optimal choice of the number of stiffeners and its rigidity depends on specific design. The second stage gives directions of stiffeners. Mean moments are used to determine the optimal orientation of the stiffeners. The third step based on strict sensitivity analysis and/or topology optimization is included into the multi-step design procedure. At this point more detailed sizing of stiffeners cross-section is considered. The three-layer Kirchhoff-Lowe plate model is used with topology optimisation procedure to determine optimal stiffening zones.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja topologiczna; układy usztywnione; metoda elementów skończonych; metody gradientowe optymalizacji

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 4, Nr 1-2
• Strony: 30--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Marczewska I.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki - PAN, Pracownia Metod Obliczeniowych Mechaniki Nieliniowej, 00-049 Warszawa, ul. Świętokrzyska 21

autor

Sosnowski A.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki - PAN, Pracownia Metod Obliczeniowych Mechaniki Nieliniowej, 00-049 Warszawa, ul. Świętokrzyska 21
• Akademia Bydgoska im. Kazimierza Wielkiego

autor

Marczewski A.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki - PAN, Pracownia Metod Obliczeniowych Mechaniki Nieliniowej, 00-049 Warszawa, ul. Świętokrzyska 21

autor

Bednarek T.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki - PAN, Pracownia Metod Obliczeniowych Mechaniki Nieliniowej, 00-049 Warszawa, ul. Świętokrzyska 21
• Akademia Bydgoska im. Kazimierza Wielkiego

Bibliografia

• Afonso, S., Belblidia, F., Hinton, E., Antonino, G., 2000. A combined structural topology and sizing optimization procedure for optimum plates design. Materiały konferencyjne ECCOMAS, Barcelona.
• Bendsoe, M., 1995. Optimization of Structural Topology. Shape and Material. Springer Verlag, Berlin Heidelberg.
• Hassani, B. Hinton, E., 1999. Homogenization and Structural Topology Optimization, Theory, Practice and Software. Springer-Verlag London Limited.
• Kleiber, M., Antunez, H., Hien, T., Kowalczyk, P., 1997. Parameter Sensitivity in Nonlinear Mechanics. J. Wiley.
• Marczewska, I., 2003. Wieloetapowa optymalizacja topologii, kształtu i parametrów przekrojowych złożonych konstrukcji zginanych. Rozprawa doktorska.
• Marczewska, I. Sosnowski,W., 2001. Multi-step optimization of stiffened plates. European Conference on Computational Mechanics (ECCM), Kraków, on CD ROM.
• Marczewska, I., Sosnowski, W., Marczewski, A., Bednarek, T., 2003. Topology and Sensitivity - Based Optimization of Stiffened Plates and Shells, World Congres on Stmctural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-5), Lido di Jesolo, Wenecja.
• Schittkowski, K., 1986. NLPQL: A fortran subroutine solving constrained nonlinear programming problems. Annals of Operations Research, 5:485-500.
• Sigmund, O. Jensen, J. S., 2003. Design of acoustic devices by topology optimization, World Congres on Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-5), Lido di Jesolo, Wenecja.
• Sosnowski, W., Marczewska, I., Marczewski, A., 2002. Sensitivity based optimization of sheet metal forming tools. Journal of Materials Processing Technology, 124:319-328.
• Zienkiewicz, O. Taylor, R., 2000. The finite element method, 5-th Edition. Butterworth-Heinemann.