استخراج هندسة بهینه و ساختار سازة تحت بارگذاری استاتیکی با استفاده از روش بهینه‌سازی توپولوژی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

بهینه‌سازی توپولوژی از جمله روش‌های بهینه‌سازی سازه‌هاست و هدف آن یافتن بهترین حالت هندسی و عملکردی سازه می‌باشد. در این روش، هندسة بهینه و توزیع ماده برای یک سازه، در فضایی که باید جای گیرد، تولید می‌شود. به‌عبارت دیگر شکل اولیة سازه در معرض بارهای وارده به‌صورت بهینه تولید می‌شود. در این روش، که به‌کمک المان محدود ایجاد می‌شود، قسمت‌هایی از المان‌ها که قابلیت حذف دارند؛ یعنی تحت تنش نیستند، مطابق الزامات تعریف‌شده در چرخه‌های تحلیلی از مدل حذف و بهینه‌ترین شکل ممکن برای قطعة مورد نظر به‌نحوی‌که قادر به حفظ شرایط عملکردی باشد پیشنهاد می‌شود. در این مقاله، تحلیل توپولوژی روی یک سازة صفحه‌ای انجام شده است و در آن تغیرات مختلف در اعمال شرایط مرزی، بارگذاری و قیدها بررسی و هندسة بهینه‌ در هر حالت استخراج شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Topology optimization of structures with minimum weight using the finite element

نویسندگان [English]

  • Hamid Salarvand 1
  • Shahram Yousefi 2
  • Manochehr Shahidary 1
چکیده [English]

Topology optimization of structural is among optimization method. That goal is to find best geometric and structural performance. In this way optimal geometry and material distribution of a structure that must pass Space generated. In other Hand, initial shape of structure production by loads applies to the optimization. The finite element method is created to help Sections of elements that can be removing namely. They will not enter in to Tension According to the Requirements defined in the analytical cycle model Delete And the optimal way possible for the Considered to be able to maintain the operating condition Recommended. In this study, topology analysis was performed on a Plate Structures Where changes in boundary conditions, loads and constraints are checked and optimized geometry is extracted in each case.

کلیدواژه‌ها [English]

  • structural optimization
  • topology optimization
  • Finite element

[1] Arora J. S., Introduction to Optimum Design, 2nd Edition, University of Iowa, 2003.

[2] Krog, L, Tucker, A., Rollema., G., Aplication of Topoligy, sizing and Shape Optimization Methodes to Optimal Design of Aircraft Compnents, Altair Engineering Ltd, 2002.

[3] Ghasemi, M. R., B. Dizangian. "Size, Shape and Topology Optimization of Composite Steel Box Girders USING Pso Method." Asian Journal of Civil Engeneering Bulding and Housing, Vol. 11, No. 6, 2010.

[4] Wang, D., W. H. Zhang, J. S. Jiang. "Truss Optimization on Shape and Sizing with Frequency Constraints." AIAA Journal, Vol. 42, No. 3, 2004.

[5] Eves, J., V. V. Toropov, H. M. Thompson, P. H. Gaskell, J. J. Doherty, J. C. Harris. "Topology Optimization of Aircraft with Non-Conventional Configurations", 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Lisbon, Portugal, 2009.

[6] Saleem, W., F. Yuqing. "Strategy for Optimal Configuration Design of Existing Structures by Topology and Shape Optimization Tools." World Academy of Science, Engineering and Technology 37, 2010.

[7] Ghaffarianjam, H. R., M. H. Abolbashari. "On Optimization Method to the Global Optimum for the Beam Design", 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, June 1-5, Lisbon, 2009.

[8] Dunning, P., C. H. Brampton, H. A. Kim. "Introducing Loading Uncertainty in Topology Optimization." AIAA Journal Vol. 49, No. 4, April 2011.

[9] Lanes, R. M., M. Greco. "Application of a Topological Evolutionary Optimization Method Developed through Python Scrip." Science & Engineering Journal 22 (1), Jun 2013, pp. 1-11.

[10] Nair, A., M. Demircubuk, P. Dewhurst, D. Taggart. "Evolutionary Techniques for Identifying Minimum Weight Topologies and for the Suppression of Global Instabilities", ABAQUS Users’ Conference, 2005.

[11] Dunning, P., Ch. Brampton, H. A. Kim. "Multidisciplinary Level Set Topology Optimization of the Internal Structure of an Aircraft Wing", 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, May 19-24, Orlando, Florida, USA, 2013.

[12] Zhou, M., M. Y. Wang. "Structural Optimization Using Adaptive Level Set Method", International Symposium on Flexible Automation, Louis, USA, 2012.

[13] Lus, F., A. Alexandra, A. Gomes, A. Suleman. "Wing Topology Optimization with Self-Weight Loading", 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, May 19-24, Orlando, Florida, USA, 2013.