To'xtatishni tartibini optimallashtirish - Discontinuity layout optimization

O'rnatilgan poydevorning ishlamay qolishi mexanizmi (DLO yordamida aniqlanadi)

To'xtatishni tartibini optimallashtirish (DLO) - bu muhandislik tahlili miqdorini bevosita aniqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan protsedura yuk qulab tushishidan oldin uni qattiq yoki konstruktsiya olib yurishi mumkin. Yiqilayotgan qattiq jismda yoki inshootda muvaffaqiyatsizlik samolyotlarining joylashuvi yoki "uzilishlar" DLO yordamida aniqlanadi matematik optimallashtirish usullari (shu sababli "uzilishlar tartibini optimallashtirish" nomi). Nosozlik egiluvchan yoki 'plastik "uslubi.

U qanday ishlaydi

DLO protsedurasi quyida keltirilgan qator bosqichlarni o'z ichiga oladi.

Uzluksiz joylashishni optimallashtirish (DLO) yordamida qattiq jismni tahlil qilishda ishtirok etadigan bosqichlarni tushuntiradi

Mumkin bo'lgan uzilishlar to'plamiga bir-birini kesib o'tadigan, murakkab nosozlik naqshlarini aniqlashga imkon beradigan uzilishlar kiritilishi mumkin (masalan, ko'plab uzilishlar bir nuqtadan tarqaladigan "fan" mexanizmlari bilan bog'liq).

DLO muvozanat munosabatlari ('statik' formulyatsiya) yoki siljishlar ('kinematik' formulalar) bo'yicha tuzilishi mumkin. Ikkinchi holda, matematik optimallashtirish muammosining maqsadi uzilishlar bo'yicha tarqaladigan ichki energiyani minumallashtirish, tugunlarning muvofiqligi cheklovlariga bog'liq. Buni samarali yordamida hal qilish mumkin chiziqli dasturlash texnikani va dastlab truss maketini optimallashtirish muammolari uchun ishlab chiqilgan algoritm bilan birlashtirganda,[1] zamonaviy kompyuter quvvati juda katta miqdordagi turli xil buzilish mexanizmi topologiyalarini (taxminan 2 ga qadar) to'g'ridan-to'g'ri qidirish uchun ishlatilishi mumkinligi aniqlandi.1,000,000,000 hozirgi avlod kompyuterlarida turli topologiyalar). DLO ning tekislik muammolari uchun qo'llanilishining to'liq tavsifi Smit va Gilbert tomonidan berilgan,[2] gilbert va boshqalar tomonidan devorlarni taxlil qilish uchun,[3] Gilbert va boshqalarning muammolarini echish uchun,[4][5][6] va Hawksbee va boshqalarning 3D muammolariga,[7] va Chjan.[8]

DLO va boshqalar

Holbuki cheklangan elementlarni tahlil qilish (FEM), keng qo'llaniladigan alternativ muhandislik tahlili protsedura, matematik munosabatlar asosiy doimiylik mexanikasi muammosi uchun shakllanadi, DLO potentsial jihatdan ancha sodda to'xtash masalasini tahlil qilishni o'z ichiga oladi, bu muammo butunlay ko'rib chiqilayotgan tanada bir-biriga bog'langan tugunlarni bir-biriga bog'laydigan individual uzilishlar nuqtai nazaridan kelib chiqadi. Bundan tashqari, qulash holatini tahlil qilish uchun umumiy maqsadli cheklangan element dasturlari ko'pincha nisbatan murakkab bo'lganida chiziqli emas oddiyroqdan farqli o'laroq, hal qiluvchi talab qilinadi chiziqli dasturlash DLO uchun odatda talab qilinadigan echimlar.

Lineer bo'lmagan FEM bilan taqqoslaganda, DLO quyidagi afzalliklarga va kamchiliklarga ega:

Afzalliklari

  • Yiqilish holati takrorlanishga hojat qoldirmasdan to'g'ridan-to'g'ri tahlil qilinadi. Bu shuni anglatadiki, odatda echimlarni tezroq olish mumkin.
  • Animatsiyalangan nosozlik mexanizmlari ko'rinishidagi chiqishni umuman izohlash osonroq.
  • Stress yoki siljish maydonlarida o'ziga xoslik bilan bog'liq muammolarni muammosiz hal qilish mumkin.
  • DLO chiziqli bo'lmagan FEMga qaraganda ancha sodda bo'lgani uchun, usuldan samarali foydalanish uchun foydalanuvchilar kamroq tayyorgarlikni talab qiladilar.

Kamchiliklari

  • Boshqalar singari chegara tahlili texnikasi, DLO qulashdan oldin siljishlar (yoki stresslar) haqida ma'lumot bermaydi.
  • DLO tubdan modellashtirishga asoslangan mos tuproq qulashi mexanizmlari va shuning uchun an yuqori chegara usuli. Natijada, usul har doim konservativ bo'lmagan qulash yukini bashorat qiladi.
  • Garchi uzilishlar tartibini yaratish va chiziqli dasturlash DLO-da ishlatiladigan optimallashtirish sxemalari odatda haqiqiy qulash mexanizmining yaxshi yaqinlashishini topishini ta'minlaydi, taxmin qilingan qulash yukining haqiqiy qulash yukidan qanchalik ustun bo'lishini mustaqil bilan taqqoslamasdan aniqlashning iloji yo'q. pastki chegaralarni tahlil qilish.
  • DLO - bu nisbatan yangi texnika, shuning uchun hozirda cheklangan dasturiy vositalar mavjud.

Ilovalar

DLO, ehtimol, qo'llarni an'anaviy hisoblash qiyin bo'lgan yoki muammoni juda soddalashtiradigan, ammo murakkabroq chiziqli bo'lmagan FEM-ga murojaat qilish oqlanmagan muhandislik muammolariga juda foydali qo'llaniladi. Ilovalarga quyidagilar kiradi:

Uzluksizlikni optimallashtirishni ishlatadigan dasturiy ta'minot

  • MATLAB skript (2009-) Buyuk Britaniyaning Sheffield Universitetidagi CMD tadqiqot guruhi tomonidan taqdim etilgan.
  • LimitState: GEO (2008-) Umumiy foydalanish uchun mo'ljallangan geotexnik dasturiy ta'minot.
  • LimitState: SLAB (2015-) Plitalarni tahlil qilish uchun dasturiy ta'minot.

Adabiyotlar

  1. ^ Gilbert, M. va Tyas, A. (2003) Keng ko'lamli pinli qo'shma ramkalarning joylashishini optimallashtirish, Muhandislik hisoblari, Vol. 20, № 8, 1044-1064 betlar
  2. ^ Smit, KC va Gilbert, M. (2007) Plastisitning muammolariga uzilishlar tartibini optimallashtirishni qo'llash, Proc. Qirollik jamiyati A, 463-jild, 2086-son, 2461-2484-betlar.
  3. ^ Gilbert, M., Smit, KC. va Pritchard, T.J. (2010) Masonluk kamarini uzilishlar tartibini optimallashtirish yordamida tahlil qilish. ICE-muhandislik va hisoblash mexanikasi, 163-jild, s.167-178.
  4. ^ Gilbert, M., U, L., Smit, KC. va Le, C.V. (2014) Plitalarni uzilishlar tartibini optimallashtirish yordamida rentabellik yo'nalishini avtomatik tahlil qilish. Ishlar Royal Society A, 470 jild, qog'oz 20140071.
  5. ^ U, L., Gilbert, M. va Shepherd, M. (2017) Plitalarning amaliy konfiguratsiyasini uzilishlar tartibini optimallashtirish orqali avtomatik ravishda chiziqli tahlil qilish. Strukturaviy muhandislik jurnali, DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0001700
  6. ^ U, L. va Gilbert, M. (2016) uzilishlar tartibini optimallashtirish yordamida aniqlangan rentabellik ko'rsatkichlarining avtomatik ratsionalizatsiyasi. Qattiq jismlar va tuzilmalar xalqaro jurnali, 84-jild, 27-39 betlar.
  7. ^ Xoksbi, S., Smit, KC. va Gilbert, M. (2013) Uch o'lchovli plastika muammolariga uzilishlar tartibini optimallashtirishni qo'llash. Ishlar Royal Society A, 469 jild, qog'oz 20130009.
  8. ^ Zhang, Y. (2017) Uch o'lchovli uzilishlar tartibini optimallashtirish uchun ko'p qirrali strategiya (3D DLO). Geomekanikada raqamli va analitik usullar bo'yicha xalqaro jurnal, 41-jild, 488-507 betlar.
  9. ^ Li, Y.S., Smit KS. va Cheuk C.Y. (2008) O'rnatilgan poydevorlarning yotoq hajmi. 2-Xalqaro asoslar bo'yicha konferentsiyada, ICOF 2008, Dandi, s.961-972.

Tashqi havolalar

  • DLO o'quv resurslari Buyuk Britaniyaning Sheffild universiteti Geotexnika muhandislik tadqiqot guruhi tomonidan taqdim etilgan.