کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4922517 1430189 2017 50 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
On material design by the optimal choice of Young's modulus distribution
ترجمه فارسی عنوان
طراحی مواد توسط انتخاب بهینه توزیع مدول یانگ
کلمات کلیدی
کمینه سازی، مدول یانگ، طراحی مواد مصنوعی،
ترجمه چکیده
این مقاله به مسئله توزیع بهینه ی مدول یانگ در یک بدن الاستیک و ایزوتروپیک با توزیع تجویز نشده و لزوما یکنواخت نسبت پواسون پرداخته است. تابع شایستگی رضایت کامل مربوط به یک پرونده بار خاص داده شده است. هزینه واحد طراحی به عنوان ردی از تانسور هوک، که متناسب با مدول یانگ در اینجا فرض شده است. به این ترتیب، مشکل مطرح شده یک نسخه محدود از مسئله طراحی مواد ایزوتروپیک است که در آن هر دو نوع مدل الاستوپسی فشاری و برشی متغیرهای طراحی هستند. در مقایسه با روش دوم، ماده بهینه یا غیرمستقیم یا به حالت خمیده تبدیل می شود. توزیع بهینه ی مدول یانگ با یک راه حل برای یک مشکل کمینه سازی کمکی با انتگرال رشد خطی تعیین می شود. مشکل دوگانه به دومی، شکل شبیه به آنچه که از نظریه تراشه های میشل شناخته شده است، فرض می شود. رویکرد عددی پیشنهادی بر حل مشکل کمکی سابق تمرکز دارد. مطالعات موردی شامل طرح های بهینه انتخاب شده مربوط به بهینه سازی مواد ایزوتروپیک و بهینه سازی مدول یانگ در این مقاله است. راه حل های بهینه مطلوب نشان می دهد که پذیرش مقادیر منفی نسبت پواسون ممکن است به کاهش میزان رعایت کامل منجر شود، بنابراین منجر به طراحی بهتر می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
طراحی مواد توسط انتخاب بهینه توزیع مدول یانگ
چکیده انگلیسی
This paper concerns the problem of optimal distribution of Young's modulus within an elastic and isotropic body with prescribed, not necessarily uniform, distribution of Poisson's ratio. The merit function is the total compliance corresponding to a given single load case. The unit cost of the design is assumed as the trace of Hooke's tensor, which is proportional to Young's modulus here. The problem thus formulated is a constrained version of the isotropic material design problem, in which both bulk and shear elastic moduli of isotropy are design variables. In contrast to the latter approach, the optimal material is either nonsingular or degenerates to a void. The optimal distribution of Young's modulus is determined by a solution to an auxiliary minimization problem with the integrand of linear growth. The problem dual to the latter assumes the form similar to that known from the theory of Michell trusses. The proposed numerical approach focuses on solving the former auxiliary problem. The case studies comprise selected optimal designs corresponding to the isotropic material optimization and Young's modulus optimization developed in this paper. The exemplary optimal solutions show that admitting negative values of Poisson's ratio may contribute to a decrease of the total compliance, thus leading to better designs.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Solids and Structures - Volumes 110–111, April 2017, Pages 315-331
نویسندگان
, ,