Optymalizacja kompozytowych elementów konstrukcyjnych autonomicznego robota latającego

• Autorzy: Wąsik M. , Skarka W.

Warianty tytułu

EN

Flying exploratory robot composite elements optimization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki oraz metodykę przeprowadzonego procesu optymalizacyjnego kompozytowych elementów konstrukcyjnych latającego robota eksploracyjnego. Numeryczny proces optymalizacyjny został oparty na metodzie SIMP (Solid Isotropic Microstructure with Penalization), która jest metodą optymalizacji topologii kontinuum materialnego—jednorodnego, porowatego lub kompozytowego bazującą na fikcyjnie utworzonym materiale zastępczym. Proces optymalizacyjny zaimplementowano w oprogramowaniu HyperWorks Optistruct. W wyniku przeprowadzonej optymalizacji struktur elementów kompozytowych - płytki stanowiącej szkielet drona oraz pierścieni mocujących osłonę w sposób ruchomy, w odniesieniu do elementów bazowych zaprojektowanych bez użycia algorytmów optymalizacyjnych, uzyskano znaczącą redukcję masy ww. elementów oraz poprawę ich właściwości wytrzymałościowych.

EN

In the article are presented the results and methodology of conducted optimization process of autonomous flying robot composite construction elements Numerical optimization process has been based on the SIMP (Solid Isotropic Microstructure with Penalization) method. SIMP is a method for optimization of the topology of the continuum of homogeneous porous or a composite material, base on a fictitiously created replacement material. The optimization process was implicated in HyperWorks Optistruct software. As the result of conducted optimization of movable cover fixing rings and mounting plate that is the housing to which all of the drone components, in relation to the base elements designed without optimization algorithms, significant mass reduction and their strength properties improvement were achieved.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja; robot latający autonomiczny; dron; kompozyt; MES

EN

optimization; flying exploratory robot; drone; composite; FEM

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 21, z. 1
• Strony: 59--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Wąsik M.

• Politechnika Śląska, Katedra Budowy Maszyn, Gliwice

autor

Skarka W.

• Politechnika Śląska, Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Gliwice

Bibliografia

• [1] BENDSØE M.P., 1995, Optimization of Structural Topology, Shape and Material, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.
• [2] CHANDRUPATLA T.R., BELEGUNDU A.D., 1991, Introduction to Finite Element Method in Engineering, Prentice-Hall, London.
• [3] REBOUILLAT S., PENG J.C.M., DONNET J.B., 1999, Polimer, 40, 7341-7350.
• [4] GUDMUNDSSON S., 2014, General Aviation Aircraft Design Applied; Methods and Procedures, Elsevier.
• [5] JACOBSEN J.B., OLHOFF N., RONHOLT E., 1997, Generalizad Shape Optimization of Three-Dimensional Struc- Tures Using Materials With Optimum Microstructures, Report of Institute of Mechanical Engineering, Aalborg University, Dania.
• [6] KUTYŁOWSKI R., 2004, Optymalizacja topologii kontinuum materialnego, Oficyna Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [7] LINDSEY Q., MELLINGER D., KUMAR V., 2011, Construction of Cubic Structures With Quadrotor Teams, in: Proc. of Robotics: Science and Systems, RSS.
• [8] PAYTEN W.M., LAW M., 1997, Optimising Multiple Load Case Structures Using a Self-Organising Density Approach, Proceedings of WCSMO-2, World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Warszawa - Zakopane, 26-30 maja 1997, 133-138.
• [9] RIETZ A., 2001, Sufficiency of a Finite Exponent in SIMP (power law) Methods, Struct. and Mult. Optim., 21, 159-163.
• [10] ROZVANY G.I.N., ZHOU M., BIRKER T., 1992, Generalized Shape Optimization Without Homogenization, Struct. Optim., 4, 250-252.
• [11] RAMM E., BLETZINGER K-U., REITINGER R., MAUTE K., 1994, The Challenge Of Structural Optimization, Advances in Structural Optimization, in: Topping B.H.V., Papadrakakis M., Advanced in Structural Optimization, Proc. Int. Conf. on Computational Structures Technology, Ateny, 27-2.
• [12] STOLPE M., SVANBERG K., 2001, On the Trajectories of Penalization Methods in Topology Optimization, Struct. and Mult. Optim., 21, 128-139.
• [13] WĄSIK M., SKARKA W., 2015, Design Optimization of Electric Propulsion of Flying Exploratory Autonomous Robot, in. Transdisciplinary lifecycle analysis of systems, Proceedings of the 22nd ISPE Inc. International Conference on Concurrent Engineering, July 20-23th, 2015, Ed. by Richard Curran, Nel Wognum, Milton Borsato, Josip Stjepandić and Wim J.C. Verhagen, Amsterdam, IOS Press, 367-376.

Uwagi

PL

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