İKİ BOYUTLU SİSTEMLERİN EVRİMSEL TOPOLOJİK DİZAYNI

Yıl 2005, Cilt: 3 Sayı: 3, 104 - 111, 17.07.2005

Sedat Savaş , Mehmet Ülker

Öz

Bu çalışmada iki boyutlu katı
yapıların, evrimsel tam gerilmeli boyutlandırma tekniği ile topolojik dizaynı
sunulmuştur. Bu metodun ana fikri dış yüklemeler altında üniform bir gerilme
dağılımına ulaşıldığı andaki topolojinin elde edilmesidir. Bu amaca ulaşmak
için düşük gerilmeye sahip malzemeler sistemden çıkartı-lırken, yüksek
gerilmeye sahip bölgelerde eleman ilave edilmektedir. Evrim sürecinde iki boyutta
bir sonlu eleman modellemesi yapılır. Bu modellemede kullanılan katı elemanlar
sekiz düğüm noktasına sahip olup her düğüm noktasında üç serbestlik derecesi
vardır. Sistemin sonlu eleman analizi yapılarak dış yüklemeler altın-da
sistemde meydana gelen maksimum ve minimum asal gerilmeleri bulunur. Asal
gerilmeler başlangıç sınır gerilmeleri ile karşılaştırılır ve bu değerin
altındaki gerilmeye sahip olan elemanlar sistemden çıkartılır.  Ge-rilmenin yüksek değer aldığı alanlarda ise
yeni elemanlar ilave edilir. Eleman eklenmesi ve çıkartılması işlemi, yapıda
üniform bir gerilme elde edilene kadar devam eder. Bu işlemler esnasında yapı
adım adım optimum topolojiye ulaşır. Çalışmada üç sayısal örnek ve geliştirilen
algoritma tekniği sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Evrimsel Boyutlandırma, Tam Gerilmeli Boyutlandırma, Topolojik Optimizasyon, Sonlu Elemanlar

Kaynakça

• 1. M. Osaki, C.C. Swan, “Topology and Geometry Optimization of Trusses”, Recent Advances in Optimal Structural Design, Ed. S.A. Burns, 5, 97-124, ASCE, 2002.
• 2. W.M. Jenkins, “Towards Structural Optimiza-tion Via Genetic Algorithm”, Computers and Structures, 40, 1321-1327, 1991.
• 3. B.H.V. Topping, A. I. Khan, J.P. Leite, “Topolo-gical Design of Truss Structures Using Simulated Annealing”, Structural Engineering Review, 8, 301-314, 1996.
• 4. Y.M. Xie, G.P. Steven, “Evolutionary Structural Optimization”, Springer-Verlag, Berlin, 1997.
• 5. C. Mattheck, “Design in Nature: Learning from Trees”, Springer-Verlag, Berlin, 1997.
• 6. F. Walther, C. Mattheck, “Local Stiffening and Sustaining of Shell Structures by SKO and CAO” Proceedings of International Conference on Structural Optimisation, Zaragoza, Spain, edited by C. A. Brebbia and S. Hernandez, 181-188, Computational Mechanics, Southampton, U.K., 1993.
• 7. E. Hinton, J Sienz, “Fully Stresses Topological Design of Structures Using an Evolutionary Approach”, Engineering computations, 12,229-244, 1995.
• 8. E. Hinton, J Sienz, B. Hassani, “Fully Integrated Design Optimization for Engineering Structures with Benchmarking”, Advances in Structural Engineering Optimization, Ed. B H V Topping, Civil-comp press, Edinburgh, 1-21, 1996.
• 9. Y. M. Xie, G. P. Steven “Optimal Design of Multiple Load Case Structures Using an Evoluti-onary Procedure”, Internal report, FEARC-9205, Finite Element Analysis Research Center, University of Sydney, Sydney, Australia, 1992.
• 10. Y. M. Xie, G. P. Steven, “A Simple Evoluti-onary Procedure for Structural Optimization”, Computers and Structures, 49, 885-896, 1993.
• 11. Y. M. Xie, G. P. Steven, “Optimal Design of Multiple Load Case Structures Using an Evoluti-onary Procedure”, Engineering Computations, 11, 295-302, 1994.
• 12. V. Young, O. M. Querin, G. P. Steven, Y. M. Xie, “3D and Multiple Load Case Bidirectional Evolutionary Structural Optimization”, Structu-ral Optimization, 18, 183-192, 1999.
• 13. S. Savas, M. Ulker, M. P. Saka, “Evolutionary Topological Design of Two Dimensional Solid Structures”, Civil and Structural Engineering Computing, Ed. B H V Topping, Civil-comp press, Stirling Scotland, 132, 2003.