Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Τοπολογική βελτιστοποίηση πολυμoρφικών κατασκευών και μηχανισμών με χρήση ολικής και πολυκριτήριας βελτιστοποίησης

Kaminakis Nikolaos

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η τοπολογική βελτιστοποίηση λύνει το βασικό πρόβλημα εύρεσης της καλύτερης κατανομής μιας περιορισμένης ποσότητας υλικού μέσα σε ένα προδιαγεγραμμένο χωρίο, προκειμένου η προκύπτουσα δομή να αποτελεί μια κατασκευή ή ένα μηχανισμό που θα λειτουργεί βέλτιστα. Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες εφαρμογές είναι η σύνθεση εύκαμπτων μηχανισμών. Ένας εύκαμπτος μηχανισμός είναι ένα ελαστικό, μονολιθικό σώμα που μετατρέπει τις εξωτερικές φορτίσεις σε κίνηση μέσω της παραμόρφωσης του, κατά μήκος μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης και ταυτόχρονα είναι αρκετά άκαμπτο ώστε να αντέχει τις επιβαλλόμενες φορτίσεις. Οι πολυμορφικοί εύκαμπτοι μηχανισμοί είναι κατασκευές με όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά που είναι σε θέση να παρέχουν δύο ή περισσότερες διαφορετικές κινήσεις, ανάλογα με την επιβαλλόμενη φόρτιση.Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται και χρησιμοποιείται υβριδικός αλγόριθμος για τον υπολογισμό κατασκευών και εύκαμπτων μηχανισμών, ο οποίος συνδυάζει χαρακτηριστικά εφαρμόσιμης ολικής βελτιστοποίησης, για την αποφυγή τοπικών ελαχίστων, και κλασικών αλγορίθμων τοπολογικής βελτιστοποίησης.Η τοπολογική βελτιστοποίησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα εννοιολογικό εργαλείο σχεδιασμού κατασκευών, εύκαμπτων μηχανισμών και αυξητικών υλικών, κ.τ.λ. Η χρήση κλασσικών τεχνικών σχεδιασμού βέλτιστων κατασκευών, οδηγεί στην διατύπωση πολυκριτήριων προβλημάτων τοπολογικής βελτιστοποίησης. Από αριθμητικά πειράματα παρατηρήθηκε ότι η έναρξη της τοπολογικής βελτιστοποίησης από τυχαίες αρχικές κατανομές υλικού οδηγεί σε διαφορετικές τελικές λύσεις, κάτι που σημαίνει ότι ο αλγόριθμος εγκλωβίζεται σε τοπικά ελάχιστα. Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα έντονο στα προβλήματα σχεδιασμού εύκαμπτων μηχανισμών. Ως εκ τούτου, προτείνεται ένας νέος υβριδικός αλγόριθμος που αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα τεχνικών ολικής βελτιστοποίησης και χρησιμοποιεί την τοπολογική βελτιστοποίηση ως εργαλείο αξιολόγησης.Για την πλειοψηφία των υλικών στη φύση, όταν σε αυτά ασκούνται εφελκυστικές δυνάμεις τότε αυτά γίνονται λεπτότερα στην κάθετα προς τη φόρτιση κατεύθυνση, και το αντίστροφο. Το αντίθετο αποτέλεσμα λαμβάνει χώρα για τα αυξητικά υλικά. Τα αυξητικά υλικά είναι τεχνητές μικροδομές με ιδιότητες που δεν μπορούν να βρεθούν στη φύση. Οι μηχανικές τους ιδιότητες καθορίζονται από τη δομή τους και όχι από τη σύνθεσή τους. Το χαρακτηριστικό που τα περιγράφει ως αυξητικά, είναι ο αρνητικός λόγος Poisson. Η αυξητική συμπεριφορά προκύπτει λόγω της ειδικής εσωτερικής δομής τους και του τρόπου που παραμορφώνονται όταν φορτιστούν μονοαξονικά. Τα αυξητικά υλικά μπορούν να σχεδιαστούν όπως οι εύκαμπτοι μηχανισμοί και ο σχεδιασμός τους παρουσιάζεται στην εργασία αυτή ως εφαρμογή, η οποία οδηγεί σε νέες μορφές αυξητικών μικροδομών. Η αποτελεσματικότητά τους καθώς και η απόκρισή τους σε μη γραμμική περιοχή επαληθεύονται με τη χρήση αριθμητικής ομογενοποίησης και εργαλείων CAD/CAE.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες