Parametryczna optymalizacja konstrukcji pracujących przy obciążeniach wysokocyklowych
Wariant tytułu
Parametrical optimization of structures working in high-cycle load conditions
Autor
Mrzygłód, Mirosław
Promotor
prof. dr hab. Andrzej P. Zieliński
Data wydania
2005
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
W pracy przedstawiono wyniki badań nad optymalizacją konstrukcji pracujących przy obciążeniach wysokocyklowych. Praca wymagała działań w trzech dziedzinach: zmęczenia materiału (ze specjalnym uwzględnieniem wieloosiowych kryteriów zmęczenia wysokocyklowego), parametrycznej optymalizacji konstrukcji oraz zastosowania metody elementów skończonych.
W ramach pracy dokonano implementacji numerycznej kilku kryteriów zmęczeniowych oraz wyboru najbardziej dogodnego do optymalizacji. Zasadnicze badania optymalizacji zmęczeniowej poprzedził test metod optymalizacji konstrukcji oraz przygotowanie narzędzi poprawy efektywności procesu optymalizacyjnego. Ten ostatni etap obejmował: przygotowanie narzędzi programowych do optymalizacji opartej na algorytmach ewolucyjnych, skrócenie czasu obliczeniowego przez technikę obliczeń równoległych oraz preselekcję zmiennych decyzyjnych w oparciu o badanie wrażliwości funkcji celu na zmianę wartości tych zmiennych. Pracę ilustrują dwa przykłady optymalizacji części mechanicznych pracujących w warunkach obciążenia wysokocyklowego. Jak wynika z przykładów obliczeniowych zaproponowana metodyka optymalizacji zmęczeniwej pozwoliła skutecznie obniżyć masę badanych konstrukcji przy zachowaniu wytrzymałości zmęczeniowej na założonym poziomie.
Narzędzia oraz sama metodyka optymalizacji zmęczeniowej zaprezentowane w pracy mają charakter uniwersalny i mogą być zastosowane do dowolnego przypadk konstrukcji narażonej na obciążenia wysokocyklowe.
Investigation on optymization of structures working in high-cycle load conditions were carried out and presented in the dissertation. The whole work consisted of three principle areas: the fatigue of material (with special regard to the multiaxial criterions of high-cycle fatigue), the parametrical optimization of structures and application of the final element method.
The investigations and numerical implementation of several high cycle criterions were made and the most convenient for optimization criterion was selected. The main process of fatigue optimization was preceded by tests of methods of stuctural optimization and preparation of tools for efficiency improvement of optimization algorithm. This stage includes preparation of software tools for optimization based on evolutionary algorithms and shortening of computation time by means of the parallel computing technique. Additionally, the decision variables were preselected by investigation of sensitivity of the objective function on small increase of these variables. The work was illustrated by two examples of optymization of mechanical parts working in high-cycle load conditions. As observed in the computational examples, the proposed methodology of optimization permitted effectively to lower the mass of the studied structures with maintaining their durabilit on established level.
The tools and fatigue optimization methodology presented in the dissertation have universal character and can be applied to any case of structure subjected to high-cycle loads.
Klasyfikacja PKT
371600 Zagadnienia konstrukcji maszyn
370000 Budowa maszyn. Przemysł maszynowy i metalowy
