МЕТОДОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЗАСТОСУВАННЯМ ТОПОЛОГІЧНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ ТА ГЕНЕРАТИВНОГО ДИЗАЙНУ ДЛЯ УДОСКОНАЛЕННЯ НЕСУЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПОРТАЛЬНИХ КРАНІВ
DOI:
https://doi.org/10.31498/2522-9990232020240692Ключові слова:
топологічна оптимізація, гомогенізація, генеративний дизайн, еволюція, портальний кран, металоконструкція, метод скінченних елементів, критеріїАнотація
Розроблення оптимізаційних методологій створення та удосконалення елементів портальних кранів, розвинення розрахунків на міцність є важливим науково-технічним завданням, рішення якого дозволить підвищити конкурентоспроможність на глобальному рівні, безпеку експлуатації підйомно-транспортних машин (ПТМ). Метою даної роботи є розроблення методології створення та удосконалення несучих елементів вантажопідйомних машин із застосуванням відомих інженерних методів проєктування металоконструкцій ПТМ, топологічної оптимізації та генеративного дизайну на прикладі портального крана. Об'єктом дослідження є закономірність розподілу матеріалу в конструкції з урахуванням рівня напруженості в ньому. У статті наведено результати: моделювання навантаженого стану металоконструкцій, аналізу їхнього напружено-деформованого стану, топологічної оптимізації, генеративного дизайну.
Наведено твердотільно-деформовану модель та виконаний розрахунок методом скінченних елементів у CAD/CAM/CAE системі. Отриманий закон розподілу напружень в елементах металоконструкцій наочно показав, що розташування металу (елементів металоконструкцій) є неефективним та потребує оптимізації; напружено-деформований стан елементів є досить складним і вимагає додаткових досліджень; застосування топологічної оптимізації на етапі проєктування дає можливість створювати оптимальні конструкції, а на стадії експлуатації удосконалювати, чи підвищувати надійність та довговічність; використання генеративного дизайну на стадії проєкту дозволяє отримати металоконструкцію оптимальну, за рівнем та розподілом напружень, розташуванням матеріалу.
Посилання
Xie, Y. M. A simple evolutionary procedure for structural optimization / Y. M. Xie, G. P. Steven // Computers and Structures. – December 1993 / Vol. 49, Issue 5 (3).– P. 885-896
Bendsøe, M. P. Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method / M. P. Bendsøe, N. Kikuchi // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering.– 1988 / Vol.71(2).– P. 197–224
Bendsøe, M. P. Optimal shape design as a material distribution problem / M. P. Bendsøe //Structural and Multidisciplinary Optimization.– January 1989 / Vol. 1(4).– Р. 193-202
Bendsøe, M. P. Material interpolation schemes in topology optimization / M. P. Bendsøe, O. Sigmund // Archive of Applied Mechanics.– 1999.– Vol. 69.– Р. 635–654
Topology Optimization - Theory, Methods, and Applications. / M. P. Bendsøe, O. Sigmund. – Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 2003.– 384 р.
Huang, X. Convergent and mesh-independent solutions for the bi-directional evolutionary structural optimization method / X. Huang, Y. M. Xie // (). Finite Elements in Analysis and Design.– 2007 / Vol. 43(14).– Р. 1039–1049
help solidworks [Електронний ресурс]. – Режим доступа: http://help.solidworks.com/2019/russian/SolidWorks/cworks/c_simp_method_topology.htm?format=P&value=1
Справочник по кранам: В 2 т. T. I. Под общ. ред. М. М. Гохберга. - М. Машиностроение, 1988.- 536 с.
Сагіров, Ю. Г. Застосування топологічної оптимізації на прикладі елементів підвіски ливарного крану / Ю. Г. Сагіров, В. В. Суглобов // Наука та виробництво Міжвузівський тематичний зб. наук. праць.– Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ».– 2019. – Вип. № 21. – С. 95-106. DOI: https://doi.org/10.31498/2522-9990212019187276
