| Περίληψη: | Στις μέρες μας υπάρχει η συνεχής απαίτηση για την ανάπτυξη ελαφρών δομών, με εύκολη διαδικασία παραγωγής. Αυτό σημαίνει ότι απαιτούνται τόσο ο σχεδιασμός του φορέα όσο και ο τρόπος παραγωγής του να είναι τέτοιος, έτσι ώστε το αποτέλεσμα να είναι μία κατασκευή με το ελάχιστο δυνατό βάρος, όπου ταυτόχρονα θα ικανοποιεί και τα κριτήρια σχεδιασμού όπως η αντοχή, η λειτουργικότητα κ.τ.λ. Η μείωση της μάζας των κατασκευών έχει άμεσα οφέλη. Για παράδειγμα στα μεταφορικά μέσα (αυτοκίνητα, αεροπλάνα κ.τ.λ.) βελτιώνεται η απόδοση, μειώνεται η κατανάλωση καυσίμου και παρέχεται η δυνατότητα για αύξηση του ωφέλιμου φορτίου. Η απαίτηση για ελαφρύτερες δομές ωθεί τους μηχανικούς να αναζητούν υπολογιστικά εργαλεία για την γρήγορη και έγκυρη λήψη αποφάσεων κατά τη διάρκεια σχεδιασμού. Ένα τέτοιο εργαλείο είναι και η βελτιστοποίηση τοπολογίας.
Η βελτιστοποίηση τοπολογίας είναι μία μαθηματική μέθοδος που βελτιστοποιεί τη διάταξη του υλικού σε δεδομένο χώρο σχεδιασμού. Τα φορτία και οι οριακές συνθήκες είναι δεδομένα, ενώ ο στόχος είναι η μεγιστοποίηση της απόδοσης της κατασκευής. Η βελτιστοποίηση τοπολογίας είναι ένα ισχυρό εργαλείο σχεδιασμού πολλών προβλημάτων μηχανικής και συνδέει την ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία με τον μαθηματικό προγραμματισμό.
Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στη διερεύνηση της μεθόδου βελτιστοποίησης τοπολογίας με τη χρήση του λογισμικού Ansys Workbench 17.1. Τα δομικά προβλήματα τοπολογίας που θα εξεταστούν αποτελούνται από φορείς συνεχούς μέσου, με ένα υλικό, με γραμμική ελαστική συμπεριφορά και κάτω από στατικά φορτία. Το αποτέλεσμα των προβλημάτων είναι η παραγωγή φορέων με μειωμένη μάζα.
Η διπλωματική εργασία αποτελείται από επτά κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο εισάγεται η έννοια της δομικής βελτιστοποίησης τοπολογίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίδονται τα βασικά θεωρητικά στοιχεία των μεθόδων βελτιστοποίησης όπως προκύπτουν από τη βιβλιογραφία. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις δυνατότητες και τις επιλογές του λογισμικού Ansys Workbench 17.1 με τη χρήση του οποίου έγιναν οι αναλύσεις. Στο τέταρτο και πέμπτο κεφάλαιο γίνονται αναλύσεις για τη διερεύνηση της μεθόδου με διαφορετικές δοκιμαστικές περιπτώσεις με σκοπό να λάβουμε γνώση για τον τρόπο που δουλεύει η μέθοδος. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αριθμητικά μοντέλα δύο δομών που χρησιμοποιούνται σε κατασκευές. Οι δομές που εξετάζονται είναι ένας σύνδεσμος (bracket) και ένα τμήμα της ατράκτου ενός πολιτικού αεροσκάφους. Στο έβδομο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα της εργασίας και οι προτάσεις για μελλοντική διερεύνηση του θέματος.
|
|---|
