Probabilistyczne metody optymalizacji konstrukcji kompozytowych ze szczególnym uwzględnieniem płyt i powłok
Autor
Gurba, Władysław
Promotor
dr hab. inż. Aleksander Muc, prof. PK
Data wydania
2001
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Praca dotyczy zagadnień optymalizacji konstrukcji wykonanych z materiałów kompozytowych. Rozważane konstrukcje to struktury cienkościenne wykonane z materiałów kompozytowych z ciągłymi jednokierunkowymi włóknami o osnowie polimerowej. Są one aktualnie szeroko stosowane np. w lotnictwie oraz konstrukcjach morskich. Cele niniejszej pracy można sformułować w następujący sposób: 1) opracowanie niezależnych algorytmów optymalizacji w formie programów w języku C - ich działanie jest niezależne od rodzaju zmiennych decyzyjnych i funkcji celu, zastosowanie równoległe kilku algorytmów pozwala na ocenę efektywności poszukiwania globalnego optimum; 2) zaproponowanie metod sprzęgania tych pakietów algorytmicznych z procedurami MES (tu pakiet MES NISA II) dostarczającymi funkcji celu dla dowolnych warunków brzegowych i obciążenia; 3) aplikacja powyższej metodyki do zagadnie optymalizacji konstrukcji kompozytowych, która sprowadza się do poszukiwania optymalnej: a) konfiguracji laminatu; b) kształtu laminatu; c) masy (objętości) laminatu; zadania poszukiwania optymalnej konfiguracji laminatu dotyczą problemów optymalizacji formułowanych w sensie szerszym, a zadania optymalizacji kształtu i masy (objętości) w sformułowaniu węższym. Oprócz wielu przykładów numerycznych, dla których funkcja celu obliczana jest przy użyciu pakietu MES, przedstawiono także rozwiązania wielu zadań gdzie funkcja celu zadawana jest w zamkniętej postaci analitycznej. Problemy optymalizacji konstrukcji kompozytowych bazujące na analitycznej postaci funkcji celu pozwalają bowiem na: a) ocenę efektywności numerycznych procedur optymalizacji; b) ocenę i weryfikację poprawności rozwiązań otrzymywanych przy użyciu MES NISA II; c) obliczanie poszukiwanych wielkości optymalnych w przypadkach gdy wzory analityczne mają bezpośrednio zastosowanie w praktyce inżynierskiej. Rozwiązano szereg przykładów numerycznych, które mogą znaleźć bezpośrednią aplikację w praktyce inżynierskiej. Są nimi zagadnienia optymalizacji topologii laminatu w celu uzyskania maksymalnych sił odpowiadających utracie stateczności, problemy częstotliwości drgań swobodnych, flatteru, czy też maksymalizacji ugięć. Rozwiązano także zagadnienia optymalizacji kształtu otworu w płytach i powłokach oraz optymalizacji kształtu dennicy obrotowo symetrycznej. Odrębną klasą analizowanych zagadnień są zadania optymalizacji materiałowej tzn. doboru optymalnej ilości materiału kompozytowego koniecznej do wypełnienia zadań narzuconych na daną konstrukcję. Analizowano tam zagadnienia doboru optymalnej grubości płyt lub powłok oraz możliwość usunięcia części materiału z konstrukcji.
