Чисельна реалізація багатокритеріальної параметричної оптимізації оболонки мінімальної поверхні на квадратному контурі при термосиловому навантаженні

Заголовок (англійською): 
. Numerical implementation of multicriteria parametric optimization of minimum surface shell on a square contour under thermforce loading
Автор(и): 
Іванченко Г.М.
Кошевий О.О.
Кошевий О.П.
Автор(и) (англ): 
Ivanchenko H.M.
Koshevyi O.O.
Koshevyi O.P.
Ключові слова (укр): 
: оптимізація, параметрична оптимізація, багатокритеріальна оптимізація, оптимізація цільові функції, змінні проектування, обмеження, оболонки мінімальних поверхонь, переміщення по осям X,Y,Z, вага конструкції
Ключові слова (англ): 
optimization, parametric optimization, multicriteria parametric optimization, shape optimization, topological optimization, minimum surface shell, objective function, pair of objective functions, design variables, constraints, limit, movement along coordinate axes, shell weight
Анотація (укр): 
В статті розглянуто чисельне дослідженнябагатокритеріальної параметричної оптимізації оболонки мінімальної поверхні на квадратному контурі при термосиловому навантаженні з парою цільових функцій – вага і переміщення по осям X,Y,Z. Висвітлений алгоритм вирішеннязадач багатокритеріальної параметричної оптимізації оболонок мінімальних поверхонь та теоретичні формулювання аналізу чутливості при оптимізаційному розрахунку. Чисельний експеримент показав зменшення ваги оболонки на та переміщень по координатних осям, що доводить ефективність методики.
Анотація (англ): 
The article considers with the numerical study of the multicriteria parametric optimization of minimal surface shell on the square contour under thermoforce loading. The algorithm for implementing multicriteria parametric optimization and sensitivity analysis is described. The effectiveness of this technique is shown.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 109
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 109
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
05-109_ivanchenko_g.m._kosheviy_o.o._kosheviy_o.p.pdf
Дата публікації: 
25 Декабрь 2022
Номер збірника: 
109
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури Повітрофлотський просп., 31, м. Київ. 03680
Литература: 
  1. Герасимов Е.Н., Почтман Ю.М., Скалозуб В.В. Многокритериальная оптимизация конструкций. – Донецк: Вища шк. Главное Изд-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, 2022. – Вип. 108. – С. 309–324.
  10. Кошевой А.П. Устойчивость пластин и оболочек сложной 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. Bazhenov V.A., Gaidaichuk V.V., Koshevoy A.P. Stability of multiply connected ribbed shells and plates in a magnetic field. // Journal of Soviet Mathematics 66(6). –1993.– С. 2631–2636.
  18. Cheung Y. K. The Finite Strip Method. Them. – Boca Raton.: 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 Numerical Methods in Engineering, 2004. –61(2) – P.238–254.
  20. Kroese D.P., Taimre T., Botev Z.I. Handbook of Monte Carlo Methods. — New York: John Wiley and Sons, 2011. — 772 p.
  21. Lobo M.S., Vandenbeghe L., Boyd S. Applications of second-order cone programming. // Linear Algebra and its Applications. – 1998. – Vol. 284, no. 1. – P. 193–228.
  22. Yonekura K., Kanno Y. Second-order cone programming with warm start 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. Optimum design of structures. // Appl. Mech. Rew. – 1963. Vol. 16 no. 5. – P. 341-350.
 
References: 
  1. Herasymov E.N., Pochtman Yu.M., Skalozub V.V. Mnohokryteryalnaya optymyzatsyya konstruktsyy. (Multicriteria optimization of structures). – Donetsk: Vyshcha shkola. Hlavnoe Yzd-vo – Kyev – 1985 – 134 p.
  2. 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 zyednan (Analysis of reactions in elements of spatial schemes with different methods of connections) // Opirmaterialiv i teoriyasporud: nauk.-tekh. zbirnyk. – K.: KNUBA, 2012. – Vyp. 90. – P. 163-170.
  4. KoshevyiO.O. Optymalne proektuvannya tsylindrychnykh rezervuariv z zhorstkymy obolonkamy pokryttya. (Optimal design of cylindrical tanks with rigid coating shells) // Opir materialiv I teoriya sporud: nauk.-tekh. zbirnyk. – K.: KNUBA, 2019. – №. 103. – P. 253-265.
  5. Koshevyi O.O. Optymizatsiya stalnoho zvarenoho rezervuaru pry obmezhenni: napruzhen, peremishchen, vlasnykh chastot kolyvannya. (Optimization of steel welded tank with limitations: stresses, displacements, natural frequencies of oscillations). // Budivelni konstruktsiyi. Teoriya I praktyka: nauk.-tekhn. zbirnyk. ‑ K.: KNUBA. 2018. №.3.–P.34 – 50.
  6. Hotsulyak Ye.O., Koshevyi O.P., Morskov Yu.A. Chyselne modelyuvannya obolonok, utvorenykh minimalnymy poverkhnyamy. (Numerical modeling of shells formed by minimal surfaces). // Prykladna heometriya ta inzhenerna hrafika: nauk.-tekhn. zbirnyk. ‑ K.: KNUBA. 2001. №. 69.-P.47-51.
  7. Koshevyi O.P., Koshevyi O.O. Chyselne doslidzhennya vlasnykh kolyvan roztyahnutykh obolonok utvorenykh minimalnymy poverkhnyamy. (Numerical study of natural oscillations of stretched shells formed by minimal surfaces) // Mistobuduvannya ta terytorialne planuvannya, №. 55. – Kyiv, KNUBA, 2015. – P. 215-227.
  8. Koshevyi O.P., Koshevyi O.O. Vlasni kolyvannya obolonok minimalnykh poverkhon na kruhlomu ta kvadratnomu konturi. (Own oscillations of shells of minimal surfaces on a round and square contour) // Mistobuduvannya ta terytorialne planuvannya, №. 59. – Kyiv, KNUBA, 2016. – P. 234-244.
  9. Koshevyi O.O., Koshevyi O.P., Hryhoryeva L.O. Chyselna realizatsiya bahatokryterialnoyi parametrychnoyi optymizatsiyi obolonky minimalnoyi 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) // Opirmaterialiv i teoriyasporud: nauk.-tekh.zbirnyk. – K.: KNUBA, 2021. – Vyp. 108. – S. 309–324.
  10. Koshevoy A.P. Ustoychivost plastiniobolochekslozhnoyformi (Stability of plates and shells of complex shape) // Soprotivleniye materialov I teoriya sooruzheniy: nauch.-tekh. sbornik. – K.: KISI, 1991. – Vip. 59. – P. 65–71.
  11. Manyta L.A. Usloviya optymyzatsyi v konechnomernykh nelyneynykh zadachakh optymyzatsyi. (Optimization conditions in finite-dimensional nonlinear optimization problems). – M.: Moskovskiyhosudarstvenniyinstytutélektronyky y matematiki, 2010. – 81 p.
  12. Melkumova E.M. O nekotorykhpodkhodakh k reshenyyumnohokryteryalnykhzadach. (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. Optymalne proektuvannya metalevykh konstruktsiy na suchasnomu etapi (ohlyad prats). (Optimal design of metal structures at the present stage (review of works)). // Metalevi konstruktsiyi: zbirnyk naukovykh prats. – 2009. – №15 – P. 13–21.
  14. Peleshko I.D., Baluk I.M. Optymizatsiya poperechnykh pereriziv stryzhniv stalevykh konstruktsiy. (Optimization of cross sections of rods of steel structures). // Zbirnyk naukovykh prats UkrNDIPSKim. V. M. Shymanovskoho. – K.: Stal, №. 4. – 2009. – P. 142–151.
  15. Peleshko I.D., Lisotskyy R.V., Baluk I.M. Optymalne proektuvannya stalevoyi stryzhnevoyi konstruktsiyi pokryttya torhovo-rozvazhalnoho kompleksu. (Optimal design of a steel rod cover structure of a shopping and entertainment complex). // Zbirnyk naukovykh prats UkrNDIPSKim. V. M. Shymanovskoho. – K.: Stal, №. 5. – 2010. – P. 181–191.
  16. Sakharov A.S., Kyslookyy V.N., Kyrychevskyy V.V., Altenbakh 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 yzdatelstvo – Kyev – 1982. – 480 p.
  17. Bazhenov V.A., Gaidaichuk V.V., Koshevoy A.P. Stability of multiply connected ribbed shells and plates in a magnetic field. // Journal of Soviet Mathematics 66(6). –1993. – С. 2631–2636.
  18. Cheung Y. K. The Finite Strip Method. Them. – Boca Raton. : 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 Numerical Methods in Engineering, 2004. –61(2) – P.238–254.
  20. Kroese D.P., Taimre T., Botev Z.I. Handbook of Monte Carlo Methods. — New York: John Wiley and Sons, 2011. — 772 p.
  21. Lobo M.S., Vandenbeghe L., Boyd S. Applications of second-order cone programming. // Linear Algebra and its Applications. – 1998. – Vol. 284, no. 1. – P. 193–228.
  22. Yonekura K., Kanno Y. Second-order cone programming with warm start 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. Optimum design of structures. // Appl. Mech. Rew. – 1963. Vol. 16 no. 5. – P. 341-35.