Skip to main content
فهرست مقالات

بهینه‌سازی توپولوژی، شکل و ابعاد سازه‌های کش‌بستی با تعداد عضو مشخص تحت بارگذاری خارجی مقاله

نویسنده:

نویسنده مسئول:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم)/ISC (12 صفحه - از 255 تا 266)

چکیده:

سازه‌های کش‌بستی، سازه‌های گسسته با اعضای دونیرویی هستند که علاوه بر کاربردهای معماری، به عنوان یک سازه باربر نیز مورد توجه قرار گرفته‌اند. از آن‌جا که در این سازه‌ها کابل‌ها فقط کشش و میله‌ها فقط فشار را تحمل می‌کنند، با داشتن اعضای کمتر در مقایسه با خرپاها و پیش‌تنیدگی در هنگام برپا شدن، ساختار خود متعادلی را ایجاد می‌نمایند که هم می‌توانند بارگذاری خارجی را تحمل کنند و هم بالقوه جرم کمتری در مقایسه با خرپا‌ها دارا باشند. تعیین چیدمان پایدار سازه‌های کش‌بستی (توپولوژی)، موقعیت گره‌های آنها (شکل) و ابعاد مقطع این سازه‌ها (تعیین اندازه) به منظور بهینه‌سازی جرم سازه، با چالش زیادی همراه است چرا که تحلیل این سازه‌ها به صورت ماتریسی ممکن نیست و معادلات حاکم غیر‌خطی هستند. در این مقاله، با در نظر گرفتن سازه‌ی کش‌بستی از کلاس یک با تعداد مشخصی کابل و میله، با تکیه‌گاه مشخص برای تحمل بار معلوم در گره‌های معین، جرم سازه بهینه می‌شود. متغیرهای طراحی شامل نحوه‌ی اتصال اعضا، و چگالی نیرویی و سطح مقطع آن‌ها، و قیود مسئله شامل استحکام اعضا، کمانش میله‌ها و حداکثر جابجایی گرهی، و مختصات گره‌های شناور برای ایجاد تقارن است. قیود مسئله با فرایند غیر‌خطی شکل‌یابی ساختار خود متعادل پیش‌تنیده، و تحلیل خطی سازه بارگذاری شده با فرض جابجایی‌های کوچک ارزیابی می‌شوند. در یک گام ابتکاری، بهینه‌سازی به طور همزمان در مناطق مختلفی از فضای جواب، که بالقوه ارزشمند هستند صورت می‌گیرد و پاسخ‌های متنوعی پدید می‌آیند. تنوع سازه‌های بهینه در نتایج ارائه شده مشاهده می‌شود.

“Tensegrity” refers to a class of discrete structures with two force members (bars and cables) wherein bars only take tensile loads and cables only take compressive loads. The pre stressed members are interconnected so as to form a self equilibrium structure. Compared to a truss supporting the same external loading, a tensegrity structure has fewer members and could weigh less. Determining the stable topology (member connectivities), form (node coordinates) and size (cross sectional areas of members) of a tensegrity structure for weight minimization is a challenging task, as the governing equations are nonlinear and the conventional matrix analysis methods cannot be used. This article addresses the weight minimization of a class one tensegrity structure with a given number of bars and cables, anchored at certain nodes and supporting given load(s) at certain node(s). Member connectivities and their cross sectional areas and force densities are taken as design variables, whereas the members’ strength and buckling requirements and maximum nodal displacements constitute the constraints, along with the coordinates of the floating nodes to make the structure symmetric. Constraints are evaluated through the nonlinear shape design of the self equilibrium structure and the linear analysis of the loaded structure, assuming small displacements. Using a novel approach, optimization is simultaneously performed in multiple promising areas of the solution space, resulting in multiple, optimum solutions. The diversity of the solutions is demonstrated by applying the proposed approach to a number of structural design problem.

کلیدواژه ها:

سازه‌های کش‌بستی ، روش چگالی نیرویی ، بهینه‌سازی ، شکل‌یابی

Optimization ، Tensegrity structures ، Force density method ، Form-finding


برای مشاهده محتوای مقاله لازم است ورود پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.

لمشاهدة محتوی المقال یلزم الدخول إلی دخول الموقع.
إن كنت لا تقدر علی شراء الاشتراك عبرPayPal أو بطاقة VISA، الرجاء ارسال رقم هاتفك المحمول إلی مدير الموقع عبر credit@noormags.ir.

You should become a Sign in to be able to see articles.
If you fail to purchase subscription via PayPal or VISA Card, please send your mobile number to the Website Administrator via credit@noormags.ir.