|
Optymalizacja topologiczna konstrukcji inżynierskich. |
 |
 |
 |
Projekt badawczy Narodowego Centrum Nauki pt.:
Optymalizacja topologiczna konstrukcji inżynierskich. Ujęcie syntetyzujące metody: projektowania anizotropii z wolnego wyboru, projektowania materiałów niejednorodnych oraz metodę siatek typu Michella,
Kierownik: prof. dr hab. inż. Tomasz Lewiński,
Politechnika Warszawska; Wydział Inżynierii Lądowej,
środki przyznane: 772 040 zł,
zajął 5. miejsce spośród 188 projektów złożonych w ramach konkursu: OPUS, Panel ST 8 (data ogłoszenia: 16 IX 2013 r.). Do drugiego etapu zakwalifikowano 47 wniosków; do finansowania skierowano 32 wnioski.
Projekt ten będzie wykonywany w ramach umowy:
UMO-2013/11/B/ST8/04436
zawartej w dniu 15 lipca 2014 r. pomiędzy
NCN a Politechniką Warszawską.
Nr projektu: 2013/11/B/ST8/04436
Okres realizacji: 15.07.2014-14.07. 2017, przedłużony aneksem do 14.12.2017.
|
|
Read more...
|
|
|
Projekt badawczy N501156038 |
|
|
|
Projekt badawczy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego
pt.: Badania drgań układów dyskretnych i ciągłych wywołanych uderzeniami
Nr N501 156038
Kierownik Projektu: G. Jemielita
okres prac: od 13 IV 2010 do 12 IV 2013
Streszczenie projektu:
Proponowany projekt ma charakter interdyscyplinarny. Projekt jest złożony z czterech części ściśle powiązanych ze sobą:
a/ analiza teoretyczna zderzeń układów dyskretnych,
b/ analityczne rozwiązania drgań belek i płyt, o dowolnej sztywności i dowolnej masie, wywołanych uderzeniem,
c/ zaawansowana analiza numeryczna zderzeń różnych układów (np. pojazdów)
d/ badania doświadczalne.
Rozpatrywane będą skutki działania na elementy konstrukcji krótkotrwałych, intensywnych obciążeń powstających w czasie uderzeń i zderzeń
oraz oszacowanie ich wpływu na odkształcenia zderzających się obiektów. Analizowane będą takie zagadnienia jak:
· uzyskanie analitycznych rozwiązań równań różniczkowych cząstkowych o silnie zmiennych współczynnikach (nawet będących dystrybucjami),
· ocena wpływu warunków początkowych, wpływ geometrycznych i materiałowych parametrów na skutki uderzenia (zderzenia).
W zakresie analitycznych rozwiązań zagadnienia uderzenia masy w element odkształcalny (belki, płyty niejednorodne o zmiennej sztywności)
zaproponowane będą rozwiązania układów równań cząstkowych o zmiennych współczynnikach.
Analiza numeryczna będzie przeprowadzona z zastosowaniem zaawansowanego oprogramowania metody elementów
skończonych (program LS-Dyna), na jednostkach o dużej mocy obliczeniowej. Wykorzystanie nowoczesnych narzędzi
numerycznych umożliwi zbudowanie modeli MES, które wiernie odtwarzają nie tylko geometrię, ale także własności
materiałowe, np. wrażliwość na prędkości deformacji. W projekcie przedstawimy reologiczne modele materiałów
umożliwiające analizowanie stanów odkształceń i naprężeń w konstrukcjach budowlanych i inżynierskich poddanych
obciążeniom uderzeniowym. W opracowaniu podamy uogólnienia istniejących w literaturze modeli w sposób
umożliwiający uwzględnienie zarówno kulistej jak i dewiatorowej części stanu naprężenia na uplastycznienie.
Przewiduje się wykonanie serii badań drgań wywołanych uderzeniami w belki i płyty. W zależności od miejsca uderzenia
w belkę lub płytę zostaną wyznaczone prędkości i przyspieszenia ugięcia i kąta obrotu badanych elementów, tor masy po
odbiciu, czas zderzenia dwóch ciał i analiza deformacji tych ciał w zależności od prędkości początkowej masy. Badane
będą belki i płyty wykonane z różnych materiałów (np. ze stali, aluminium, żelbetu itp.).
Zaproponowana w pracy metodologia badawcza oparta na wielopoziomowym podejściu uwzględniającym analizę
teoretyczną, numeryczną i eksperyment oraz potencjalne wnioski powstałe w wyniku realizacji projektu umożliwią
stworzenie podstawy do analizy zagadnień praktycznych związanych ze zderzeniami ciał. |
|
Projekt badawczy N506071338 |
|
|
|
Projekt badawczy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego
pt.:
Optymalizacja topologiczna konstrukcji inżynierskich.
Jednoczesny dobór kształtu i lokalnych cech materiałowych
Nr N506 071338
Kierownik Projektu: T Lewinski
okres prac: od 14 IV 2010 do 13 IV 2013
Streszczenie projektu
Przewiduje się rozważenie następujących zagadnień projektowania optymalnego
1. Dobór parametrów mikrostrukturalnych płyt i powłok dwuskładnikowych realizujący warunek minimalnej podatności globalnej przy przyjęciu danej ilości obu składników. Zadanie po relaksacji (z wykorzystaniem teorii homogenizacji) redukuje się do poszukiwania parametrów konstytutywnych mikrostruktur hierarchicznych na których realizuje się minimum podatności globalnej. Mikrostruktury te mogą być zastąpione materiałem kompozytowym możliwym w praktycznej realizacji
2. Znajdowanie optymalnego rozkładu parametrów określających anizotropowe moduły sprężyste powłok, płyt i brył sprężystych o budowie niejednorodnej zapewniającego maksymalną sztywność przy warunkach danego rozkładu modułów Kelvina lub przy warunku na całkę ze śladu tensora Hooke'a mającego tu sens warunku izoperymetrycznego. Przewiduje się konstrukcję rozwiązań odnoszących się do jednego obciążenia i do wielu obciążeń występujących niejednocześnie
3. Konstrukcja mikrostruktur realizujących w sposób przybliżony projekty optymalne w zagadnieniu nr 2 - z wykorzystaniem mikrostruktur słojowych lub metodami odwrotnej homogenizacji
4. Kształtowanie konstrukcji metodą SIMP w ujęciu spektralnym z prawem potęgowym w celu penalizacji obszarów o słabszych cechach sprężystych. Wykorzystanie MES oraz solwerów bezsiatkowych w celu uzyskiwania rozwiązań nieczułych na dyskretyzację.
5. Konstrukcje nowych rozwiązań optymalizacji globalnej kratownic metodami opartymi na zaawansowanych technikach numerycznych dotyczących zadań typu simpleks. Górne szacowanie ciężaru dźwigarów typu Michella o budowie dyskretno-ciągłej.
Wymienione wyżej zagadnienia optymalizacji topologicznej nawiązują do aktualnych osiągnięć w tej dziedzinie- w zakresie projektowania konstrukcji o ciągłym rozkładzie masy oraz konstrukcji dyskretnych. Konstrukcje optymalne mają budowę hierarchiczną i dyskretno-ciągłą, tak więc ich budowa wykracza poza dostępne opisy i metody matematyczne. Przewidywane wyniki będą symulowały własności tych konstrukcji idealnych za pomocą: a)modeli anizotropowych i niejednorodnych o cechach makroskopowych generowanych przez hierarchiczne mikrostruktury lub b) za pomocą modeli kratowych o wielkiej liczbie prętów. Przewidywane wyniki badań znajdą zastosowanie w następujących dziedzinach inżynierii lądowej:
-projektowanie kompozytów o matrycy betonowej zbrojonej włóknami krótkimi o specyficznych wymiarach i cechach sprężystych
-projektowanie zbrojenia konstrukcji betonowych - wkładkami stalowymi
-projektowanie na sztywność dźwigarów prętowych, dostosowanych do danych zestawów obciążeń
Jednym z celów projektu jest konstrukcja spektralnej wersji metody FMO (free material optimization) w której zmiennymi projektowymi są spektralne charakterystyki tensora Hooke'a w zadaniu minimalizacji podatności rozumianej jako kombinacja liniowa podatności dotyczących niezależnych obciążeń. Klasyczna metoda FMO stanowi jedną z rozwijających się obecnie ważnych dziedzin optymalizacji topologicznej. Jej wersja spektralna powinna stanowić istotny przełom w rozwoju tego działu optymalizacji.
Przewiduje się opracowanie programów komputerowych tworzących rozkłady optymalne własności sprężystych rozpatrywanych konstrukcji powłokowych, płytowych i przestrzennych. |
|
Projekt badawczy 4T07A03830 |
|
|
|
Informacja o projekcie badawczym
Nr projektu: 4T07A03830
TEORIA I IMPLEMENTACJA NUMERYCZNA ZRELAKSOWANYCH SFORMUŁOWAŃ ZADAŃ OPTYMALIZACJI W ZAGADNIENIACH Z POLAMI SPRZĘŻONYMI.
PROJEKTOWANIE ROZMIESZCZENIA MATERIAŁÓW W KONSTRUKCJACH KOMPOZYTOWYCH.
Kierownik: prof. dr hab. inż. Tomasz Lewiński
Realizacja w latach: 30 VI 2006- 30 VI 2008
Przedmiotem projektu badawczego były podstawowe zagadnienia optymalizacji topologicznej tarcz, płyt i powłok o budowie niejednorodnej. Zagadnienia te są rozszerzeniem bardziej klasycznych zagadnień w ramach teorii sprężystości, gdzie występuje jedno pole naprężenia i jedno stowarzyszone pole odkształceń. W konstrukcjach powierzchniowych występuje sprzężenie pól działających w płaszczyźnie i z płaszczyzny, co wymaga uogólnienia znanych metod optymalizacji topologicznej. W ramach projektu rozwiązano m.in. następujące zagadnienia topologicznej optymalizacji dźwigarów powierzchniowych:
- sformułowanie zrelaksowane zadania minimalizacji podatności dźwigarów powierzchniowych o budowie dwuskładnikowej
- przeformułowanie metody FMD (Free Material Design) w teorii powłok cienkich do postaci zadania statyki powłoki zastępczej o jawnie określonym potencjale hipersprężystym w ujęciach prymalnym i dualnym
- nowe przykłady wzorcowe konstrukcji Michella. Analityczne rozwiązania zadań projektowania na minimum ciężaru z warunkiem szacowania naprężeń na zewnątrz obszarów: trapezowych, trójkątnych i prostokątnych. Optymalne projekty w obszarze o kształcie litery L.
-optymalne projekty rdzenia płyty sandwiczowej o miękkim rdzeniu w ramach sformułowania po pełnej relaksacji z wykorzystaniem wyników homogenizacji sztywności płyt średniej grubości.
W celu uzyskania żądanej dokładności wyników opracowano nowe metody numeryczne:
-metody bez-iteracyjne jednoczesnego rozwiązania zagadnień optymalizacji rozmieszczenia materiałów i zadania statyki; metody te dotyczą zrelaksowanego zadania minimalizacji podatności płyt
- metoda nieliniowych związków konstytutywnych w zadaniu minimalizacji podatności małowyniosłych powłok cienkich; implementacja metody największego spadku.
-implementacja w języku C++ algorytmów dwóch metod bezsiatkowych opartych na globalnej (całkowo – wariacyjnej) postaci równań równowagi: MLS (Moving Least Squares Approximation Method) i RPI (Radial Point Interpolation Method).
W ramach projektu opracowano teoretyczne podstawy spektralnej wersji metody FMD sterowania wszystkimi charakterystykami tensora sprężystości w reprezentacji spektralnej. Sformułowano dyskretną wersję zadania FMD wykorzystując aproksymację (w metodzie MLS) lub interpolację (w metodzie RPI) funkcji definiującej rozkład modułów Kelvina w reprezentacji spektralnej tensora Hooke’a anizotropowego ciała sprężystego. Analityczne wzory na gradienty funkcji celu (podatności bryły) oraz funkcji ograniczeń (objętości definiowanej przez funkcję gęstości) wykorzystano bezpośrednio w programie optymalizacyjnym metody ruchomych asymptot (MMA). W ten sposób otrzymano nowe projekty optymalne konstrukcji anizotropowych i niejednorodnych o największej sztywności względem danego rodzaju obciążenia. |
|
|
<< Start < Prev 1 2 Next > End >>
|
|
Page 2 of 2 |
