Аннотації

Чисельне дослідження багатокритеріальної параметричної оптимізації переміщення і ваги двохзв’язної конусної оболонки мінімальної поверхні при термосиловому навантаженні

Автор(и):
Іванченко Г.М., Кошевий О.О., Кошевий О.П.
Автор(и) (англ)
Ivanchenko H.M., Koshevyi O.O., Koshevyi O.P.
Дата публікації:

28.12.2023

Анотація (укр):

В статті розглянуто чисельне дослідженнябагатокритеріальної параметричної оптимізації ваги і переміщеннядвозв’язної конусної оболонки мінімальної поверхні за допомогою якого вдалося зменшити вагу конструкції на 9.4%, перерозподілити товщину оболонки згідно зовнішньому навантаженню від 1 мм до 25 мм, зменшити переміщення оболонки в 2.55 рази а також дотриматися максимальних напружень 260 МПа, що відповідає обмеженню оптимізаційного розрахунку. Висвітлені вимоги до форми і міцнісних характеристик оболонок мінімальних поверхонь і їх співвідношення при багатокритеріальній параметричній оптимізації.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

The paper deals with a numerical study of the multicriteria parametric optimization of the weight and displacement of a double-connected conical shell of minimal surface, which allowed to reduce the weight of the structure by 9.4%, redistribute the shell thickness according to the external load, and reduce the displacement of the shell by 2.55 after the optimization calculation, while the Mises stress corresponds to the limit of 260 MPa.

Література:

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Герасимов Е.Н., Почтман Ю.М., Скалозуб В.В. Многокритериальная оптимизация конструкций. – Донецк: Вища шк. ГлавноеИзд-во – Киев – 1985 – 134 с.
  2. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. – М.: Мир, 1985. – 509 с.
  3. Іванченко Г.М., Чеверда П.П., Кушніренко М.Г., Козовенко А.М. Аналіз реакцій в елементах просторових схем при різних способах з’єднань // Опір матеріалів і теорія споруд: наук.-тех. збірник. – К.: КНУБА, 2012. – Вип. 90. – С. 163-170.
  4. Кошевий О.О. Оптимальне проектування циліндричних резервуарів з жорсткими оболонками покриття // Опір матеріалів і теорія споруд: наук.-тех. збірник. – К.: КНУБА, 2019. – Вип. 103. – С. 253-265.
  5. Кошевий О.О. Оптимізація стального звареного резервуару при обмеженні: напружень, переміщень, власних частот коливання. // Будівельні конструкції. Теорія і практика: наук.-техн. збірник. К.: КНУБА. 2018. Вип.3.– С.34 – 50.
  6. Гоцуляк Є.О., Кошевий О.П., Морсков Ю.А. Чисельне моделювання оболонок, утворених мінімальними поверхнями. // Прикладна геометрія та інженерна графіка: наук.-техн. збірник. К.: КНУБА. 2001. Вип. 69.- С.47-51.
  7. Кошевий О.П. Кошевий О.О. Чисельне дослідження власних коливань розтягнутих оболонок утворених мінімальними поверхнями  // Містобудування та територіальне планування, Вип. 55. – Київ, КНУБА, 2015. – с. 215-227.
  8. Кошевий О.П. Кошевий О.О. Власні коливання оболонок мінімальних поверхонь на круглому та квадратному контурі // Містобудування та територіальне планування, Вип. 59. – Київ, КНУБА, 2016. – с. 234-244
  9. Кошевий О.О., Кошевий О.П., Григор’єва Л.О. Чисельна реалізація багатокритеріальної параметричної оптимізації оболонки мінімальної поверхні на прямокутному контурі при термосиловому навантаженні // Опір матеріалів і теорія споруд: наук.-тех. збірник. – К.: КНУБА, 2021. – Вип. 108. – С. 309–324.
  10. Кошевой А.П. Устойчивость пластин и оболочексложной форми // Сопротивление материалов и теория сооружений: науч.-тех сборник. – К.: КИСИ, 1991. – Вип. 59. – С. 65–71.
  11. Манита, Л.А. Условия оптимизации в конечномерных нелинейных задачах оптимизации. – М.: Московский государственный институт электроники и математики, 2010. – 81 с.
  12. Мелькумова Е.М. О некоторых подходах к решению многокритериальных задач. // Вестник ВГУ. Серия Системный анализ и информационные технологии. – В.: ВГУ– №2– 2010– 3 с.
  13. Пелешко І.Д., Юрченко В.В. Оптимальне проектування металевих конструкцій на сучасному етапі (огляд праць). // Металеві конструкції: збірник наукових праць. – 2009. – №15 – С. 13–21.
  14. Пелешко І.Д., Балук І.М. Оптимізація поперечних перерізів стрижнів сталевих конструкцій. // Збірник наукових праць УкрНДІПСК ім. В. М. Шимановського. – К.: Сталь, Вип. 4. – 2009. – С. 142–151.
  15. Пелешко І.Д., Лісоцький Р.В., Балук І.М. Оптимальне проектування сталевої стрижневої конструкції покриття торгово-розважального комплексу. // Збірник наукових праць УкрНДІПСК ім. В. М. Шимановського. – К.: Сталь, Вип. 5. – 2010. – С. 181–191.
  16. Сахаров А.С., Кислоокий В.Н., Киричевский В.В., Альтенбах И., Габберт У., Данкерт Ю., Кепплер Х., Кочык З. Метод конечных элементов в механике твердых тел // Видавництво Вища школа. Головное издательство – Киев – 1982. – 480 с.
  17. Bazenov V.A., Gaidaichuk V.V., Koshevoy A.P. Stability of multiply connected ribbed shells and platesin a magneticfield. // Journal of Soviet Mathematics 66(6). –1993. – С. 2631–2636.
  18. Cheung Y. K. The Finite Strip Method. Them. – BocaRaton. : CRC Press, 1997. – 416 p
  19. Guest J.K., Prievost J., Belytschko T. Achieving minimum length scale in topology optimization using nodal design variables and projection functions. // International Journal for NumericalMethodsin Engineering, 2004. –61(2) – P.238–254.
  20. Kroese D.P., Taimre T., Botev Z.I. Handbook of MonteCarloMethods. —NewYork: JohnWiley and Sons, 2011. — 772 p.
  21. Lobo M.S., Vandenbeghe L., Boyd S. Applications of second-ordercone programming. // LinearAlgebra and itsApplications. – 1998. – Vol. 284, no. 1. – P. 193–228.
  22. Yonekura K., Kanno Y. Second-ordercone programming with warm start for elastoplastic analysis with von mises yieldcriterion. // Optimization and Engineering. – 2012. – Vol. 13, no. 2. – P. 181–218.
  23. Wasiytynski Z., Brandt A. The present state of knowledge in the field of Optimum design of structures. // Appl. Mech. Rew. – 1963. Vol. 16 no. 5. – P. 341-350.
 

References:

  1. HerasymovE.N., PochtmanYu.M., Skalozub V.V. Mnohokryteryalʹnaya optymyzatsyya konstruktsyy. (Multicriteria optimization of structures). – Donetsk: Vyshcha shkola. HlavnoeYzd-vo – Kyev – 1985 – 134 p.
  2. Hyll F., Myurrey U., Rayt M. Praktycheskayaoptymyzatsyya. (Practical optimization). – M.: Myr, 1985. – 509 p.
  3. Ivanchenko H.M., Cheverda P.P., Kushnirenko M.H., Kozovenko A.M. Analiz reaktsiy v elementakh prostorovykh skhem pry riznykh sposobakh zʺyednanʹ (Analysis of reactionsinelements of spatialschemes with different methods of connections) // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – K.: KNUBA, 2012. – Issue. 90. – P. 163-170.
  4. Koshevyi O.O. Optymalʹne proektuvannya tsylindrychnykh rezervuariv z zhorstkymy obolonkamy pokryttya. (Optimaldesign of cylindricaltanks with rigidcoatingshells) // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – K.: KNUBA, 2019. – №. 103. – P. 253-265.
  5. Koshevyi O.O. Optymizatsiya stalʹnoho zvarenoho rezervuaru pry obmezhenni: napruzhenʹ, peremishchenʹ, vlasnykh chastot kolyvannya. (Optimization of steel welded tank with limitations: stresses, displacements, natural frequencies of oscillations). // Budivelʹni konstruktsiyi. Teoriya i praktyka: nauk.-tekhn. zbirnyk. K.: KNUBA. 2018. №.3.– P.34 – 50.
  6. Hotsulyak Ye.O., Koshevyi O.P., Morskov Yu.A. Chyselʹne modelyuvannya obolonok, utvorenykh minimalʹnymy poverkhnyamy. (Numerical modeling of shells for medby minimal surfaces). // Prykladna heometriya ta inzhenerna hrafika: nauk.-tekhn. zbirnyk. K.: KNUBA. 2001. №. 69.- P.47-51.
  7. Koshevyi O.P. Koshevyi O.O. Chyselʹne doslidzhennya vlasnykh kolyvanʹ roztyahnutykh obolonok utvorenykh minimalʹnymy poverkhnyamy. (Numericalstudy of natural oscillations of stretched shells for medby minimal surfaces) // Mistobuduvannya ta terytorialʹne planuvannya, №. 55. – Kyiv, KNUBA, 2015. – P. 215-227.
  8. Koshevyi O.P. Koshevyi O.O. Vlasni kolyvannya obolonok minimalʹnykh poverkhonʹ na kruhlomu ta kvadratnomu konturi. (Own oscillations of shells of minimal surfaceson a round and square contour) // Mistobuduvannya ta terytorialʹne planuvannya, №. 59. – Kyiv, KNUBA, 2016. – P. 234-244.
  9. Koshevyi O.O., Koshevyi O.P., Hryhorʺyeva L.O. Chyselʹna realizatsiya bahatokryterialʹnoyi parametrychnoyi optymizatsiyi obolonky minimalʹnoyi poverkhni na pryamokutnomu konturi pry termosylovomu navantazhenni (Numerical implementation of multi-criteria parametric optimization of minimum surface shell on a rectangular contour under thermforced loading) // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – K.: KNUBA, 2021. – Vyp. 108. – S. 309–324.
  10. Koshevoy A.P. Ustoychivostʹ plastin i obolochek slozhnoy formi (Stability of plates and shells of complexshape) // Soprotivleniyematerialov i teoriyasooruzheniy: nauch.-tekhsbornik. – K.: KISI, 1991. – Vip. 59. – P. 65–71.
  11. Manyta L.A. Usloviya optymyzatsyi v konechnomernykh nelyneynykh zadachakh optymyzatsyi. (Optimizationconditionsinfinite-dimensionalnonlinearoptimizationproblems). – M.: Moskovskiy hosudarstvenniy instytut élektronyky y matematiki, 2010. – 81 p.
  12. Melʹkumova E.M. O nekotorykh podkhodakh k reshenyyu mnohokryteryalʹnykh zadach. (About some approaches to solving multicriteria problems). // Vestnyk VHU. Seryya Systemnyy analyz y ynformatsyonnye tekhnolohyy. – V.: VHU– №2– 2010– 3 p.
  13. Peleshko I.D., Yurchenko V.V. Optymalʹne proektuvannya metalevykh konstruktsiy na suchasnomu etapi (ohlyad pratsʹ). (Optimal design of metal structures at the present stage (review of works)). // Metalevi konstruktsiyi: zbirnyk naukovykh pratsʹ. – 2009. – №15 – P. 13–21.
  14. Peleshko I.D., Baluk I.M. Optymizatsiya poperechnykh pereriziv stryzhniv stalevykh konstruktsiy. (Optimization of crosssections of rods of steelstructures). // Zbirnyk naukovykh pratsʹ UkrNDIPSKim. V. M. Shymanovsʹkoho. – K.: Stalʹ, №. 4. – 2009. – P. 142–151.
  15. Peleshko I.D., Lisotsʹkyy R.V., Baluk I.M. Optymalʹne proektuvannya stalevoyi stryzhnevoyi konstruktsiyi pokryttya torhovo-rozvazhalʹnoho kompleksu. (Optimaldesign of a steel rod cover structure of a shopping and entertainment complex). // Zbirnyk naukovykh pratsʹ UkrNDIPSKim. V. M. Shymanovsʹkoho. – K.: Stalʹ, №. 5. – 2010. – P. 181–191.
  16. Sakharov A.S., Kyslookyy V.N., Kyrychevskyy V.V., Alʹtenbakh Y., Habbert U., Dankert YU., Keppler KH., Kochyk Z. Metod konechnykh élementov v mekhanyke tverdykh tel. (Finite element method in solid mechanics) // Vydavnytstvo Vyshcha shkola. Holovnoe yzdatelʹstvo – Kyev – 1982. – 480 p.
  17. Bazenov V.A., Gaidaichuk V.V., Koshevoy A.P. Stability of multiply connected ribbed shells and platesin a magnetic field. // Journal of SovietMathematics 66(6). –1993. – С. 2631–2636.
  18. Cheung Y. K. The Finite Strip Method. Them. – BocaRaton. : CRC Press, 1997. – 416 p.
  19. Guest J.K., Prievost J., Belytschko T. Achieving minimum length scale in topology optimization using nodal design variables and projection functions. // International Journal forNumericalMethodsin Engineering, 2004. –61(2) – P.238–254.
  20. Kroese D.P., Taimre T., Botev Z.I. Handbook of Monte Carlo Methods. — NewYork: JohnWiley and Sons, 2011. — 772 p.
  21. Lobo M.S., Vandenbeghe L., Boyd S. Applications of second-order cone programming. // LinearAlgebra and itsApplications. – 1998. – Vol. 284, no. 1. – P. 193–228.
  22. Yonekura K., Kanno Y. Second-ordercone programming with warmstart for elastoplastic analysis with von Mises yield criterion. // Optimization and Engineering. – 2012. – Vol. 13, no. 2. – P. 181–218.
  23. Wasiytynski Z., Brandt A. The present state of knowledge in the field of Optimumdesign of structures. // Appl. Mech. Rew. – 1963. Vol. 16 no. 5. – P. 341-35.