Оптимизация металлической конструкции
Рассмотрение оптимизации поперечного сечения стальной балки с целью минимального веса, изучение расчетов получения нужных размеров. Характеристика основных конструктивных ограничений. Оптимизации стальной конструкций с помощью Microsoft Excel Solver.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.04.2014 |
| Размер файла | 908,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оптимизация металлической конструкции
Оптимизация представляет собой процедуру, через которую лучшие возможные значения переменных решения получены в данный набор ограничений и в соответствии с выбранным целевой функции оптимизации.
В условиях повышения цены на материалы, инженеры и производители вынуждены сокращать затраты на пройзводства.
Основной целью данной работы является оптимизация поперечного сечения стальной балки с целью минимального веса.
Методика
Оптимизация поперечного сечения стальной балки это есть нелинейная задача. По этому для оптимизации стальной конструкций мы используем Microsoft Excel Solver.
Оптимизация проводится в три этапах:
- Первоначальные размеры балки должны быть известны (рис.1)
- Оптимизировать начального размера с использованием Microsoft Excel Solver(GRG метод)
- Сравнение конечного результата с началным и оценить успех оптимизации (проверка результата)
Математическая постановка (целевая функция) задачи оптимизации в стандартной математической функции формулой F (х) описан так:
(1)
объём балки.
Основная цель состоит в минимизации веса с учетом конструктивных ограничений. Для минимизации веса, сечение была сведена к минимуму.
Для оптимизаций балки исползуются некоторые ограничения:
- Размерные / выбор пластинчатый элемент балки
- Секционные классификации / пропорционального ограничения
- срез (прочность)
- возможность обслуживании
- Жесткости
Размеры:
минимальная толщина стенки
где напрежение сжатия полки.
Высота стенки балки колеблется между 12 для коротких балок пролета и 20 для балок длиного пролета
где L - длина балки.
- максимальный приложенный момент,
,
расстояние между центром тяжести полки, плошадь полки
Эти ограничения достаточно для оптимизации размеров поперечного сечения.конструкция оптимизация поперечное сечение
Процедур оптимизации
Нужно настройть оптимизатор Excel Solver (GRG2): решателя была установлена на 200 итераций и, так как проблема была нелинейной, квадратичная оценка также была использована. Толерантности составил 0.5, хотя конвергенцию был установлен на 0,0001. Проблема была автоматически масштабируются на решателя и шаблон поиска был Ньютон. Поиск с использованием форвардных производной (рис.2) .
Затем нужно вводить необходимые данные в Solver (рис.3).
А. Наилучший результат, как показано на рис.4.
Обозначения являются такими, как определено ранее. Важно, однако, чтобы сравнить параметры начальной дизайн с результатом оптимизации. Это также представлены на рис.4.
Оптимизация проводится 8,74% -ное уменьшение площади поперечного сечения для Solver. Если элементы изготовлены из того же однородной стали, это приведет к 8,74% снижение веса.
Поддерживая d постоянным, а solver минимизирует других переменных. Другие переменные (параметры) по отношению к высота стенки балки показано на рис.5
Как показано на рис.6, было обнаружено, что снижение высоты стенки (d) балки вызвало увеличение толщины (Т) из полки.
На рис.7 показываются зависимости процента изменения объёма балки от d.
На рисунке 8 было отмечено, что толщина стенки (t) возрастает как высоты стенки (d) балки возрастает.
Заключение
Это исследование показало, как параметрической оптимизации сечения балки может привести к значительному снижению веса . GRG дало 8,74%- снижение площадии поперечного сечения балки.
Библиографический список
1. Гохберг.М.М. Металлические конструкции подъёмно- транспортных машин. Ленинград. Машиностроение. 1989.
2. Buick Davison, Graham W.Owens.Steel designers manual.Blackwell. (2003)(1370 s)
3. Mark Harmon. Step by step optimization with Excel solver. (2011)(236s)
4. Г. Нарангэрэл. Ган хийцийн тооцоо. (2005)
5. Мицель.А.А, Шелестов.А.А. Методы оптимизаций. Томск. 2002. 193 стр
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ конструктивных особенностей стального стержня переменного поперечного сечения, способы постройки эпюры распределения нормальных и касательных напряжений в сечении балки. Определение напряжений при кручении стержней с круглым поперечным сечением.
контрольная работа [719,5 K], добавлен 16.04.2013Основные критерии классификации стальной балки. Анализ технологичности конструкции сварного узла. Расчет размеров двутавровой балки. Технические условия на изготовление сварного узла. Выбор основного и сварочного материала, вида сварки и оборудования.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2016Нагрузки от веса моста, кабины и механизмов передвижения. Определение оптимальных размеров поперечного сечения пролетной балки. Компоновка механизма передвижения крана. Сопряжение пролетных балок с концевыми. Размещение ребер жесткости, прочность балки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.12.2013Расчет закрепленного вверху стального стержня, построение эпюры продольных усилий, перемещений поперечных сечений бруса. Выбор стальной балки двутаврового поперечного сечения. Построение эпюры крутящих, изгибающих моментов в двух плоскостях для вала.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 06.08.2013Инструментальные методы исследования горячекатанных стальных изделий: металлография, анализ стальной окалины. Определение микротвердости и магнитный способ изучения холоднодеформированных стальных изделий. Индукционная толщинометрия стальной окалины.
презентация [1,7 M], добавлен 26.09.2014Исходные данные для проектирования. Расчет настила, балки настила, главной балки, укрепительного стыка главной балки, колонны. Схема расположения основной ячейки. Определение грузовой площади. Проверка на прочность и устойчивость стенки балки и колонны.
курсовая работа [336,5 K], добавлен 21.05.2010Выполнение проектировочного расчета на прочность и выбор рациональных форм поперечного сечения. Выбор размеров сечения балки при заданной схеме нагружения и материале. Определение моментов в характерных точках. Сравнительный расчет и выбор сечения балки.
презентация [100,2 K], добавлен 11.05.2010Оценка допустимой нагрузки на балку, исходя из условий прочности. Расчет ядра сечения, растягивающих и сжимающих напряжений в стержне. Анализ наибольшего нормального напряжения стальной балки, лежащей на двух жестких опорах, запаса устойчивости.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 27.05.2015Выбор конструктивного оформления и размеров сварных соединений. Ориентировочные режимы сварки. Расчет геометрических характеристик сечений, усадочной силы, продольного укорочения и прогибов балки, возникающих при сварке швов балки двутаврового сечения.
практическая работа [224,3 K], добавлен 27.01.2011Компоновка балочной клетки. Маркировка элементов монтажной схемы рабочей площадки. Расчет стального настила балки, сварных швов. Статический и конструктивный расчет балки. Проверка сечения, устойчивости конструкции. Расчет колонны сквозного сечения.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 29.05.2015Повышение качества непрерывнолитой заготовки с помощью методов оптимизации в среде Microsoft Excel и программирования в среде Delphi c использованием технологических инструкций ОАО "НКМК" и экспериментальных данных. Математическая модель кристаллизатора.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 06.07.2012Конструирование опорных частей балки с экспериментальным мониторингом сохраняемости геометрии при естественном старении. Расчет внутренних силовых факторов. Определение высоты балки из условия жесткости. Подбор геометрических размеров сечения балки.
курсовая работа [299,2 K], добавлен 17.06.2013Компонование механизма передвижения мостового крана. Определение оптимальных размеров поперечного сечения пролетной балки. Размещение ребер жесткости. Расчет нагрузки от веса моста, механизмов передвижения, груза и тележки. Строительный подъем балок.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.03.2015Расчетная схема сварной подкрановой балки. Расчет конструкции и краткая технология изготовления балки. Построение линий влияния и определение величины изгибающего момента для различных сечений балки от веса тяжести. Конструирование опорных узлов балки.
курсовая работа [835,8 K], добавлен 05.03.2013Определение размеров деталей или внешних нагрузок, при которых исключается возможность появления недопустимых с точки зрения нормальной работы конструкции деформаций. Напряжения в точках поперечного сечения при изгибе с кручением. Расчет на прочность.
курсовая работа [1017,9 K], добавлен 29.11.2013Определение расчетных значений изгибающих и поперечных моментов балки, высоты из условия прочности и экономичности. Расчет поперечного сечения (инерции, геометрических характеристик). Обеспечение общей устойчивости балки. Расчет сварных соединений и опор.
курсовая работа [1023,2 K], добавлен 17.03.2016Компоновка и подбор сечения балки. Проверка жесткости и устойчивости балки. Проверка местной устойчивости элементов балки. Конструирование укрупнительного стыка балки и сопряжения балки настила с главной балкой. Компоновка сечения сквозной колонны.
курсовая работа [322,2 K], добавлен 23.06.2019Проектирование привода механизма натяжения стальной полосы агрегата продольной резки. Разработка и описание кинематической схемы привода. Выбор насосной установки гидропривода, определение потерь давления в трубопроводах исполнительного гидродвигателя.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 09.11.2016Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.02.2013Нахождение наибольшего напряжения в сечении круглого бруса и определение величины перемещения сечения. Построение эпюр крутящих моментов по длине вала. Подбор стальной балки по условиям прочности. Определение коэффициента полезного действия передачи.
контрольная работа [520,8 K], добавлен 04.01.2014
