Ana Sayfa Mühendislik Yapısal Optimizasyon

Yapısal Optimizasyon

2051
0

Genel olarak yapısal optimizasyon problemi,  boyut, şekil, topoloji ve topografi optimizasyonu olmak üzere dört başlıkta incelenebilmektedir. Literatürde  bilinen  en eski yapısal optimizasyon metodu boyut optimizasyonudur (parametrik optimizasyon diye de adlandırılabilir). Ardından şekil optimizasyonu gelir ve en yeni olan topoloji ve topografi optimizasyonudur.

Yapısal optimizasyon işlemi; belirli sınır koşulları ve kısıtlar altında, verilen bir tasarım topolojisinden başlayarak malzeme dağılımının veya sınırların şeklinin değişerek optimum tasarıma ulaşılması olarak tanımlanabilir. Tasarım  işlemi üç aşamalı olarak uygulanmaktadır.

  1. Mevcut metodlar ile optimum başlangıç topolojisi   oluşturulur.
  2. Bu topoloji bilgisayar görüntüleme teknikleri yardımıyla işlenir ve tasarımlara dönüştürülür.
  3. Daha sonra şekil optimizasyonu uygulanarak yapının dış hatlarına ve deliklerine düzgün bir şekil verilir ve eğer gerekli ise boyut  optimizasyonu ile yapının son boyutları  belirlenir.
optimizasyon_0-300x187 Yapısal Optimizasyon
Genel yapısal tasarım optimizasyonu döngüsü

Boyut ve şekil optimizasyon metodlarının  dezavantajı veya  sınırlayıcı özelliği, tasarım topolojisinin  sabit kabul edilmesidir.

Boyut Optimizasyonu

optimizasyon_1-300x268 Yapısal Optimizasyon

Konfigürasyonu önceden tanımlanmış bir yapı üzerinde uygulanmaktadır. Örneğin, saclarda kalınlık, kirişlerde kesit alanı ve uzunluk gibi boyutların optimum kombinasyonunu araştırmaktadır. Yapının sınırlarının veya yapı içinde yer alan  deliklerin geometrisinin tekrar tanımlanmasına olanak sağlamak yerine önceden belirlenmiş geometriden en iyi tasarımı elde etmeye çalışmaktadır.

Şekil Optimizasyonu

optimizasyon_2-300x180 Yapısal Optimizasyon

Şekil optimizasyonu yapının dış sınırlarını ve deliklerinin geometrisini yani şeklini değiştirmektedir. Yüzeyler üzerinde ve eğri hatlar üzerinde tanımlanabildiğinden boyut optimizasyonunun kapasitesinin genişletilmiş halidir. Bununla birlikte, boyut optimizasyonu gibi konfigürasyonu önceden belirlenmiş yapıları esas almaktadır.

Topoloji Optimizasyonu

optimizasuon_3-300x174 Yapısal Optimizasyon

Bir yapının topolojisi deliklerin sayısı, çubukların bağlantıları ve kirişlerin sayısı ile tanımlanmaktadır. Herhangi bir yapı, üzerindeki deliklerin sayısı aynı kalmak koşulu ile sadece deliklerin şekli değiştirilerek başka bir yapıya dönüştürüldüğünde bu iki yapı aynı topolojiye sahip olmaktadır. Şekil’den de anlaşılacağı gibi a kirişi üzerinde yalnızca deliklerin şekli değiştirilerek b kirişi elde edilmiştir ve bu iki kirişin topolojisi aynıdır denilebilir.

optimizasyon_4-300x85 Yapısal Optimizasyon
Aynı topolojiye sahip yapılar.

Topolojinin, yani malzeme dağılımı ve geometrinin yapıların performansı üzerinde büyük etkisi vardır. Tasarım alanı içerisinde yer alacak elemanların yerleşimine veya yapının geometrisine karar verirken belirli sorular cevaplandırılmalıdır. Örneğin, kafes sisteminde kullanılan bir çubuğun veya yapı üzerindeki bir parçanın gerekli olup olmadığı, kafes sisteminde kullanılan çubukların sayısı ve bağlantılarının şekli, sürekli bir yapıda deliklerin sayısı v.b. Gelişmiş yapısal optimizasyon teknikleri kullanılmaya başlanmadan önce bu sorular tasarımcının tecrübesinden ve içgüdüsünden yararlanarak çözümlenirdi.

Topoloji optimizasyonu, mümkün olabilecek bütün konfigürasyonları içeren ve kullanıcı tarafından tanımlanan konfigürasyon seti arasından, uygulanan yükleme ve sınır koşulları dahilinde en uygun konfigürasyona sahip yapıyı yaratmayı amaçlamaktadır.

 Topografi Optimizasyonu

optimizasyon_5-e1420581096887-300x115 Yapısal Optimizasyon

Topografi optimizasyonu çoğunlukla sac parçalar üzerinde uygulanmaktadır. Sac parçalar üzerinde yapının direngenliğini artırabilmek için oluşturulan kaburga yapılarının dağılımı ile ilgilenmektedir. Yapı üzerinde belirli bir tasarım bölgesinde kaburgalara dayalı şekil değişmeleri sağlayan, şekil optimizasyonunun gelişmiş bir formudur. Topografi optimizasyonu yaklaşımı, topoloji optimizasyonunda kullanılan yaklaşıma, şekil değişkenlerinin yoğunluk değişkenlerine nazaran daha çok kullanılması haricinde,  oldukça benzerdir.  Tasarım bölgesi, yapı üzerinde etkisi hesaplanan ve bir seri iterasyonla optimize edilmiş çok sayıda değişkene bölünmektedir. Topografi optimizasyonu ile belirlenen kısıtlar çerçevesinde yapı üzerindeki optimum kaburga dağılımını bulmak için kullanılmaktadır.

Kimler Neler Demiş?

avatar

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

  Subscribe  
Bildir