ЧИСЕЛЬНА ВЕРИФІКАЦІЯ ОДНОГО ПІДХОДУ БІОНІЧНОЇ РАЦІОНАЛІЗАЦІЇ КОНСТРУКЦІЙ
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.189.2020.213647Ключові слова:
раціональність, щільність потенційної енергії деформації, січний модуль, біонічна оптимізація, енергетичний баланс, ітераційний процесАнотація
У статті викладена процедура прямого (раціонального) проектування балок. Дана технологія є ексклюзивною модифікацією топологічної (біонічної) оптимізації. У її основі лежать нові енергетичні принципи й алгоритми послідовної побудови геометричного й/або фізико-механічного «образу» конструкції. На прикладі формування енергетично рівноміцних балок показана послідовність обчислювальних операцій методу. Рішення будується аналітично з метою показування нюансів необхідних операцій. Одночасно на наведених прикладах показано, що введені критерії оптимізації у вигляді еn → const і U → inf U (тут еn - значення нормованої щільності потенційної енергії деформацій, а U - потенційна енергія деформацій) зумовлюють у тому числі мінімальний об’єм конструктивів, а також їхні мінімальні прогини. Принциповим елементом підходу є використання нового критерію граничного стану, що забезпечує оцінку напруженості елемента. При цьому враховуються властивості матеріалу й вид напружено-деформованого стану. Отриманий аналітичний розв'язок використано як контрольний тест для загальної обчислювальної процедури методу. У зв'язку з цим у статті наведені результати аналітичного й чисельного розв'язку. Ефективність обчислювальної процедури підтверджена швидкістю її збіжності і мінімальним розходженням геометричних параметрів (топології) конструкції з тест-прикладами. Показано, що сформована результуюча східчаста складна структура балок може бути спрощена за рахунок уніфікації, яка проведена методом динамічного програмування. Технологічна послідовність обчислювальних операцій методу завершена побудовою елементів (балок) із простою зовнішньою й складною внутрішньою геометрією. Доцільність отриманих теоретичних результатів підтверджена шляхом їх впровадження при будівництві різних об'єктів.
Посилання
Шмуклер В. С., Климов Ю. А., Бурак Н. П. Каркасные системы облегченного типа: монография. Харьков, 2008, 336 с.
Васильков Г. В. Эволюционная теория жизненного цикла механических систем. Теория сооружений. Москва: Издательство ЛКИ, 2008. 320 с.
Zuo Z. H., Xie Y. M., Huang X. Combining genetic algoritms with BESO for topology optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2009. Vol. 38(5). Р. 511-523.
Tcherniak D. Topology optimization of resonating structures using SIMP method. International Journal of Numerical Methods Enginering. 2002. Vol. 54(11). Р. 1605-1622.
Оганесян П. А., Шевцов С. Н. Оптимизация топологии конструкций в пакете ABAQUS.
Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 6(2). С. 543-549.
Феодосьев В. И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. Москва: Наука, 1996. 368 с.
Шэнли Ф. Р. Анализ веса и прочности самолетных конструкций. Москва: Оборонгиз, 1957. 408 с.
Гольденблат И. И., Копнов В. А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов: учеб. пособие. Москва, 1968. 192 с.
Избранные задачи по строительной механике и теории упругости: учеб. пособие /Н. П. Абовский и др.; под ред. Н. П. Абовского. Москва, 1978. 189 с.
Эффективные железобетонные конструкции: монография / В. Н. Бабаев и др.; под ред. А. И. Адилходжаева, В. С. Шмуклера. Ташкент, 2019. 416 с.
Галилей Галилео. Избранные труды в 2-х томах. Т. 2. Москва: Наука, 1964. 572 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Valeriy Shmukler, Olena Lugchenko, Ali Nazhem
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
