Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mojtaba Azhari,Mohammad mehdi Saadatpour
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما) مجتبی ازهری (استاد مشاور) محمدمهدی سعادتپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Barekatein
علیرضا برکتین

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1381
This dissertation focuses on improving the behavior of plate structures under out-of plane static and transient dynamic loadings and also in-plane loads in post-buckling regimes. Both linear as and geometrical nonlinear behaviors are of concern in this thesis. A topology optimization approach is employed to achieve an optimal configuration for a plate-like structure. The finite element model is constructed based on both Poisson-Kirchhoff and Mindlin-Reier hypotheses. To consider nonlinear behavior, Green-Lagrangian strain tensor is utilized through a von-Karman type of formulation. The optimization problems are solved using the method of moving asymptotes (MMA). For static problems, the sensitivity analysis is performed with the aid of a suitable adjoint method. Also, in transient dynamic regimes, a new and consistent adjoint method has been proposed for the first time in this thesis. Several forms of design variables are considered for obtaining the optimal plate configuration, among them are; the thickness of the plate and the material density, based on nodal or element values. To overcome the numerical instabilities, e.g. mesh dependent and checkerboard patterns, a new sequential strategy has been proposed for refining the discretized field of design variables. Several examples followed by discussion are given to demonstrate the performance of the method in comparison with a well-known filtering technique, available in the literature, for the sensitivities values.
نظر به عملکرد مطلوب بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌ها در ایجاد درک مناسب در مراحل اولیه طرح، این موضوع در دهه‌های اخیر از نقطه نظر تحقیقاتی و یا کاربرد صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، در رساله حاضر نیز به موضوع تعیین توپولوژی بهینه سازه‌های پیوسته صفحه‌ای با رفتار غیر خطی هندسی تحت اثر بارگذاری استاتیکی و دینامیکی پرداخته شده است. در این راستا، با ارائه روش پالایش متوالی شبکه مبتنی بر استفاده از دو شبکه مجزای طرح و آنالیز و بررسی عملکرد آن در بهبود شرایط مسأله از جمله برطرف کردن حالت شطرنجی طرح در محدوده وسیعی از مسایل از طریق انتخاب متغیرهای طراحی مختلف و مدل‌های درونیابی مادی گوناگون و مقایسه با نتایج حاصل از بکارگیری روش معمول فیلتر کردن، عملکرد آن مورد تایید قرار گرفته است. در رساله حاضر سه دسته خاص از مسایل از جمله تعیین توپولوژی بهینه ورق مربعی چهار طرف مفصل ضخیم یا نازک با رفتار خطی یا غیر خطی هندسی تحت اثر بارگذاری متمرکز استاتیکی، ورق مربعی چهار طرف مفصل تحت اثر جابجایی داخل سطح لبه‌ای فشاری یا برشی در قالب مسأله رفتار پس از کمانش و در نهایت، ورق مربعی چهار طرف مفصل نازک با رفتار خطی یا غیر خطی هندسی تحت اثر بارگذاری متمرکز وابسته به زمان در قالب مسأله آنالیز تاریخچه زمانی مورد بررسی واقع شده‌اند. لازم به ذکر است جهت مدل‌سازی ورق از فرمول‌بندی ون‌کارمن با در نظر گرفتن تانسور کرنش گرین در تعریف رفتار غیرخطی هندسی استفاده شده است. همچنین دو فرضیه کریشهف و میندلین ریزنر نیز جهت فرمول‌بندی ورق نازک یا ضخیم بکار گرفته شده‌اند. در خصوص استخراج نتایج آنالیز حساسیت استفاده شده در روند بهینه‌سازی به روش مجانب‌های متحرک نیز، فرمول بندی آنالیز حساسیت به روش الحاقی در مسایل مختلف استخراج گردیده‌اند. در رابطه با تعیین توپولوژی دسته اول از مسایل فوق، نظر به معدود تحقیقات صورت گرفته در این موضوع، نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر، از پایداری و وضوح به مراتب بیشتری برخوردار می‌باشند. از طرفی، موضوع بهینه‌سازی توپولوژی ورق تحت اثر جابجایی لبه‌ای داخل سطح فشاری یا برشی به منظور بهبود شرایط رفتار پس از کمانش ورق، با توجه به استخراج فرمول‌بندی آنالیز حساسیت مبتنی بر آنالیز به روش کنترل جابجایی در این تحقیق و نیز ارائه روش‌های خاص در خصوص گذر از مشکلات همگرایی از جمله رخداد مودهای تغییر شکل محلی یا سختی منفی، از جایگاه خاصی برخوردار می‌باشد. همچنین نظر به معمول بودن آنالیز دسته سوم از مسایل به روش مودال بکار رفته در تحقیقات اخیر و یا عدم انجام آنالیز حساسیت با توجه به پیچیدگی روند آنالیز به روش تاریخچه زمانی، آنالیز سازه به روش مذکور و نیز استخراج فرمول‌بندی آنالیز حساسیت الحاقی مبتنی بر آن در روند بهینه‌سازی توپولوژی، از خصوصیات بارز تحقیق حاضر می‌باشد. لازم به ذکر است در کلیه مسایل فوق، عملکرد و مزیت روش پالایش متوالی شبکه در مقایسه با روش معمول فیلتر کردن مورد تایید قرار گرفته است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی