طراحي، انجام بهينه سازي توپولوژي و شكل بر روي شير كنترلي گلوب و ساخت آن

كارشناسي ارشد

امروزه در علم طراحي، هدف تنها طراحي جهت برآوردن نياز نمي باشد، بلكه طراحي بهينه و كاهش وزن و مواد مصرفي، به يك الزام تبديل شده است. بهينه سازي يافتن «بهترين» جواب در خروجي از يك تابع يا فرآيند، بوسيله تغيير ورودي هاي يك سيستم مي باشد. در دنياي امروز با توجه به مسئله كاهش مصرف و وزن در ساخت قطعات، بحث بهينه سازي مورد استقبال فراواني قرار گرفته است. بهينه سازي در دنياي امروز به يكي از اولويتهاي طراحي قطعات بدل شده است. يكي از شاخه هاي بهينه سازي ساختاري، بهينه سازي توپولوژي است. بهينه سازي توپولوژي به معناي علم مكان شناختي قرارگيري يك جسم است. بهينه سازي توپولوژي در واقع يك مدل بهينه از توزيع و پراكندگي ماده در يك قطعه را با توجه به تابع هدفي كه ما براي آن تعيين مي كنيم، ارائه مي دهد. بهينه سازي شكل به اصلاح مرزها يا سطوح قطعه مي پردازد. با تغيير مرز گره هاي المانهاي روي سطح سعي در كاهش تمركز تنش در آنها مي شود. در اين پايان نامه به شناسايي و بررسي تكنيكها و الگوريتمهاي بهينه سازي، مقايسه آنها باهم، نقصها و فوايد آنها، بررسي مراحل بهينه سازي توپولوژي و شكل در نرم افزار abaqus و همچنين اصول طراحي بر اساس بهينه سازي پرداخته شده است. در اين پايان نامه به ارائه راه حل جديدي از بهينه سازي توپولوژي و شكل پرداخته شده است. بهينه سازي انجام شده بر روي شير كنترلي مورد نظر به دو روش صورت گرفته يكي بر اساس حداقل ضخامت شير و ديگري بر اساس تنش ماكزيمم. لازم به ذكر است كه اين دو روش در نهايت بطور همزمان براي مسئله در نظر گرفته شده است. يعني بطور جدا از هم نمي باشند. روش بكار گرفته شده براي بهينه سازي توپولوژي روش SIMP مي باشد. در اين روش براي هر المان درصدي از چگالي در نظر گرفته مي شود. و المانها با چگالي مياني جريمه مي شوند. در اين روش ابتدا به تحليل المان محدود بر روي شكل مورد نظر پرداخته مي شود سپس از المانهايي كه نقش كمتري در تحمل بار مورد نظر را دارند درصدي از چگالي آن المان برداشته مي شود و دوباره تحليل صورت مي گيرد. در نهايت با توجه به ضريب جريمه كه در نظر گرفته شده است المانهايي كه ضريب حساسيت كمتري نسبت به مقدار محاسبه شده دارند چگالي آنها صفر درنظر گرفته يا به عبارتي حذف مي شوند. اين فرآيند تا زمانيكه شرايط تابع هدف و قيدها فرآهم باشد تكرار مي شود. هدف از انجام بهينه سازي در اين پايان نامه توليد شيري سبكتر و مستحكمتر مي باشد.

190214

دانشگاه علم و صنعت ايران

ساخت و توليد

دكتر منصور عليزاده