Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Ailreza Shahidi rizi,Hassan Moosavi
سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد راهنما) حسن موسوی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Reza Moradi
رضا مرادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Topology Optimization of Elliptical plate for Maximizing Buckling Load
Plates are one of the most useful parts and pieces of industrial systems and structures which are under load so that most important and extended usage of them is producing structures for example airplane, aircraft, sea structure in mechanical and structural engineering. One of the important points in designing such structure which are under intensive load is forbidding buckle. So for designing in this part, increasing critical buckling load has been offered. in this thesis try to achieve optimum distribution of mass and stiffness for achieving maximum amount for buckling load with use optimization technique in designing optimum thickness of elliptical plate which in that’s buckling analysis, we need to solve an eignvalue problem. Optimization of plate for maximizing buckling load is very complicated, because the in-plane stress resultants in the prebuckled state of a plate are dependent of thickness distribution. Because of complicated geometry and boundary conditions for an elliptical plate, solution of this problem has some difficulty. To achieving optimum thickness topology for elliptical plate, generate mesh and assume that thickness is design variable. So that critical buckling load as a objective function will be maximized. Two types of constrains are in this problem: 1) some of the mass for all elements are constant. 2) thickness of every elements has a constrain on their thickness. Solution of this problem has been solved in two steps. In first step, we solve buckling problem for elliptical plate with constant and variable thickness under different boundary conditions. In this step we use two ways for solve the problem: Reyleigh-Ritz Method and standard finite element. In analysis of second step, results of last step has been optimized and at last with use one of the optimization numerical methods, optimum distribution of mass and stiffness for achieving maximum buckling load under different boundary conditions. In this step, for sensitivity analysis, calculate sense of buckling load according to design variables. So that optimum topology of elliptical plate with different radius ratio under Simple, Clamp, Clamp-Simple, Clamp-Free and Free-Simple boundary conditions. To maximizing buckling load with accurate to constraints and effect of different argument to optimum topology. Keywords Optimization, Buckling, Elliptical Plate, Reyleight-Ritz, Finite Element.
صفحات یکی از پرکاربرد ترین اجزاء و قطعات سیستم های صنعتی و سازه های باربر است و از جمله مهمترین و گسترده ترین کاربرد آن در مهندسی سازه و مکانیک در زمینه ساخت سازه هایی نظیر هواپیماها، فضاپیماها و سازه های دریایی است. یکی از نکات مهم طراحی چنین سازه هایی که در مقابل بارهای زیادی قرار دارند، ممانعت از پدیده کمانش است. از این رو در روند طراحی چنین سازه هایی، بیشینه کردن بار بحرانی کمانش توصیه می شود. در این پایان نامه سعی بر این است تا با کاربرد علم بهینه سازی در طراحی بهینه توپولوژی ضخامت یک صفحه بیضوی که در آنالیز کمانش آن، نیاز به حل یک مسئله مقدار ویژه می باشد، توضیع بهینه جرم و سختی برای کسب بیشینه باربحرانی کمانش بدست آید. بهینه سازی بار کمانش ورق بدلیل وابسته بودن تنش های داخل سطح ورق به ضخامت المان ها بسیار پیچیده است. به خاطر هندسه و شرایط مرزی پیچیده ورق بیضی، حل مسئله دارای دشواری های خاصی می باشد. برای بدست آوردن توپولوژی بهینه ضخامت ورق بیضی آن را جزء بندی کرده و با این کار متغییر طراحی را ضخامت هر جزء در نظر می گیریم. به این ترتیب بار بحرانی کمانش را به عنوان تابع هدف بیشینه می کنیم. محدودیت ها و قیود حاکم بر مسئله بر دو گونه اند: 1) مجموع جرم المان ها در طی روند بهینه یابی ثابت باقی بماند؛ 2) ضخامت هر المان از یک محدوده معین تجاوز ننماید. حل مسئله مورد بحث در این پایان نامه به طور کلی به دو بخش آنالیز کمانش و حل مسئله بهینه یابی، قابل تقسیم است. در قسمت اول به حل مسئله کمانش ورق بیضی با ضخامت یکنواخت و متغیر تحت شرایط مرزی مختلف پرداخته شده است. در این قسمت از روش ریلی ریتز با استفاده از المان تعمیم یافته و اجزاء محدود استاندارد استفاده شده است. در تحلیل قسمت دوم به بهینه سازی نتایج حاصل از بخش قبلی پرداخته و در نهایت با استفاده از یکی از روش های عددی بهینه سازی، نحوه توزیع جرم و سختی را برای بیشینه کردن بار بحرانی کمانش ورق، تحت شرایط مرزی گوناگون بدست آورده شده است. در این قسمت با آنالیز حساسیت، میزان حساسیت بار بحرانی کمانش ورق نسیت به متغییرهای طراحی تعیین می شود. سپس توپولوژی بهینه صفحات بیضی دارای نسبت شعاع های مختلف، تحت شرایط تکیه گاهی مفصلی، گیردار، گیردار-مفصلی، گیردار-آزاد، آزاد-مفصلی در جهت بیشینه کردن بار کمانش با اعمال قیود حاکم بر مسئله ارائه شده و اثر پارامترهای مختلف بر توپولوژی حاصل، بررسی شده است. کلمات کلیدی: 1- بهینه سازی 2-کمانش 3- صفحه بیضی 4- روش ریلی ریتز 5- روش اجزاء محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی