کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8051928 1519377 2018 49 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Topology optimization considering the fatigue constraint of variable amplitude load based on the equivalent static load approach
ترجمه فارسی عنوان
بهینه سازی توپولوژیک با توجه به محدودیت خستگی دامنه متغیر بر اساس رویکرد بار معادل استاتیک
کلمات کلیدی
بهینه سازی توپولوژی، محدودیت خستگی، بارگذاری دامنه متغیر روش بار ثابت برابر است
ترجمه چکیده
در این تحقیق، یک روش بهینه سازی طرح بندی جدید برای در نظر گرفتن محدودیت های خستگی چرخه ای است که به دلیل بارگذاری مکانی دامنه متغیر رخ می دهد. اگرچه خستگی در طراحی قطعات مکانیکی از لحاظ ایمنی بسیار مهم است اما به لحاظ بهینه سازی توپولوژیک با کمبود مفهوم و مشکل بودن تحلیل حساسیت برای محدودیت های خستگی محاسبه شده از شمارش چرخه چند ایزوله، به ندرت مورد توجه قرار گرفته است. برای بهینه سازی توپولوژی برای محدودیت خستگی، از تحلیل تنش گذرا برای استخراج چرخه های استرس موثر و حکم آسیب تجمعی خسارت برای محاسبه خسارت کلی در هر عنصر فضایی استفاده می کنیم. از آنجا که محاسبه حساسیت دقیق یک سیستم گذرا پیچیده و وقت گیر برای کاربرد بهینه سازی توپولوژی است، این پژوهش پیشنهاد می کند از شبه حساسیت محدودیت های خستگی محاسبه شده با استفاده از رویکرد بار معادل استاتیک محاسبه شود. علاوه بر این، به عنوان یک محدودیت خستگی جمع شده بسیار حساس به تغییرات در مقدار استرس است که باعث ایجاد همگرایی ناپایدار در فرایند بهینه سازی می شود، یک رویکرد پوسته پوسته شدن جدید از محدودیت خسارت جمع شده توسعه یافته است. برای اعتبار سنجی سودمندی رویکردهای توسعه یافته، برخی از مسائل بهینه سازی توپولوژیکی معیاری را حل کردیم و دریافتیم که روش کنونی طرح های مناسب فیزیکی با همگرایی بهینه سازی پایدار را فراهم می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
بهینه سازی توپولوژیک با توجه به محدودیت خستگی دامنه متغیر بر اساس رویکرد بار معادل استاتیک
چکیده انگلیسی
In this research, a new layout optimization method is developed to consider high cycle fatigue constraints which occur due to variable amplitude mechanical loading. Although fatigue is a very important property in terms of safety when designing mechanical components, it has rarely been considered in topology optimization with the lack of concept and the difficulty of sensitivity analysis for fatigue constraints calculated from multiaxial cycle counting. For the topology optimization for fatigue constraint, we use transient stress analysis to extract effective stress cycles and Miner's cumulative damage rule to calculate total damage at every spatial element. Because the calculation of the exact sensitivities of a transient system is complex and time consuming for the topology optimization application, this research proposes to use the pseudo-sensitivities of fatigue constraints calculated by applying equivalent static load approach. In addition, as an aggregated fatigue constraint is very sensitive to the changes in stress value which causes some unstable convergences in optimization process, a new scaling approach of the aggregated fatigue damage constraint is developed. To validate the usefulness of the developed approaches, we solved some benchmark topology optimization problems and found that the present method provides physically appropriate layouts with stable optimization convergence.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Mathematical Modelling - Volume 56, April 2018, Pages 626-647
نویسندگان
, , , ,