İKİ BOYUTLU SİSTEMLERİN EVRİMSEL TOPOLOJİK DİZAYNI

Bu çalışmada iki boyutlu katı yapıların, evrimsel tam gerilmeli boyutlandırma tekniği ile topolojik dizaynı sunulmuştur. Bu metodun ana fikri dış yüklemeler altında üniform bir gerilme dağılımına ulaşıldığı andaki topolojinin elde edilmesidir. Bu amaca ulaşmak için düşük gerilmeye sahip malzemeler sistemden çıkartı-lırken, yüksek gerilmeye sahip bölgelerde eleman ilave edilmektedir. Evrim sürecinde iki boyutta bir sonlu eleman modellemesi yapılır. Bu modellemede kullanılan katı elemanlar sekiz düğüm noktasına sahip olup her düğüm noktasında üç serbestlik derecesi vardır. Sistemin sonlu eleman analizi yapılarak dış yüklemeler altın-da sistemde meydana gelen maksimum ve minimum asal gerilmeleri bulunur. Asal gerilmeler başlangıç sınır gerilmeleri ile karşılaştırılır ve bu değerin altındaki gerilmeye sahip olan elemanlar sistemden çıkartılır. Ge-rilmenin yüksek değer aldığı alanlarda ise yeni elemanlar ilave edilir. Eleman eklenmesi ve çıkartılması işlemi, yapıda üniform bir gerilme elde edilene kadar devam eder. Bu işlemler esnasında yapı adım adım optimum topolojiye ulaşır. Çalışmada üç sayısal örnek ve geliştirilen algoritma tekniği sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler:

Evrimsel Boyutlandırma, Tam Gerilmeli Boyutlandırma, Topolojik Optimizasyon, Sonlu Elemanlar

PDF

___

1. M. Osaki, C.C. Swan, “Topology and Geometry Optimization of Trusses”, Recent Advances in Optimal Structural Design, Ed. S.A. Burns, 5, 97-124, ASCE, 2002.
2. W.M. Jenkins, “Towards Structural Optimiza-tion Via Genetic Algorithm”, Computers and Structures, 40, 1321-1327, 1991.
3. B.H.V. Topping, A. I. Khan, J.P. Leite, “Topolo-gical Design of Truss Structures Using Simulated Annealing”, Structural Engineering Review, 8, 301-314, 1996.
4. Y.M. Xie, G.P. Steven, “Evolutionary Structural Optimization”, Springer-Verlag, Berlin, 1997.
5. C. Mattheck, “Design in Nature: Learning from Trees”, Springer-Verlag, Berlin, 1997.
6. F. Walther, C. Mattheck, “Local Stiffening and Sustaining of Shell Structures by SKO and CAO” Proceedings of International Conference on Structural Optimisation, Zaragoza, Spain, edited by C. A. Brebbia and S. Hernandez, 181-188, Computational Mechanics, Southampton, U.K., 1993.
7. E. Hinton, J Sienz, “Fully Stresses Topological Design of Structures Using an Evolutionary Approach”, Engineering computations, 12,229-244, 1995.
8. E. Hinton, J Sienz, B. Hassani, “Fully Integrated Design Optimization for Engineering Structures with Benchmarking”, Advances in Structural Engineering Optimization, Ed. B H V Topping, Civil-comp press, Edinburgh, 1-21, 1996.
9. Y. M. Xie, G. P. Steven “Optimal Design of Multiple Load Case Structures Using an Evoluti-onary Procedure”, Internal report, FEARC-9205, Finite Element Analysis Research Center, University of Sydney, Sydney, Australia, 1992.
10. Y. M. Xie, G. P. Steven, “A Simple Evoluti-onary Procedure for Structural Optimization”, Computers and Structures, 49, 885-896, 1993.
11. Y. M. Xie, G. P. Steven, “Optimal Design of Multiple Load Case Structures Using an Evoluti-onary Procedure”, Engineering Computations, 11, 295-302, 1994.
12. V. Young, O. M. Querin, G. P. Steven, Y. M. Xie, “3D and Multiple Load Case Bidirectional Evolutionary Structural Optimization”, Structu-ral Optimization, 18, 183-192, 1999.
13. S. Savas, M. Ulker, M. P. Saka, “Evolutionary Topological Design of Two Dimensional Solid Structures”, Civil and Structural Engineering Computing, Ed. B H V Topping, Civil-comp press, Stirling Scotland, 132, 2003.