SHAPE OPTIMIZATION OF CONTINUOUS STRUCTURES UNDER IMPACT LOAD

Abstract

İnşaat mühendisliğindeki yapıların çoğu genellikle sadece statik yük, rüzgar yükü, deprem yükü ve taşıt yükü için tasarlanmıştır, ancak son zamanlarda bazı yapıların hem dinamik (darbe) yüklere hem de statik yüklere dayanacak şekilde tasarlanması gerektiğine dair bir farkındalık oluştu. Özellikle artan terörist faaliyetlerinden sonra bu ilgi daha da artmıştır. Birçok araştırmacı ve mühendis, yapıların darbe yükü altındaki davranışları üzerinde çalışmakta ve yapıları farklı yollarla iyileştirmeye çalışmaktadır. Darbe yükü altındaki yapının davranışı ve optimum şeklinin incelenmesi, sadece otomobil elemanları, askeri sektör gibi yapıları ve diğer mekanik tasarımlar için değil birçok tasarım için önemlidir, çünkü optimizasyon şekli yapının ağırlığını azaltmak anlamına gelir. Bu araştırma, düşük darbe yüklemesi altında evrimsel yapısal optimizasyon (ESO) kullanılarak yapıların darbe yükü altındaki gerilme hızının belirlenmesi ve optimizasyonu ile ilgilenmektedir. Araştırmada malzeme özelliklerinin ve darbe hızının gerilme hızı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Açık zaman entegrasyonunun ve zaman adımının (minimum zaman adımı (?tmin) ve maksimum zaman adımı (?tmax) belirlenmesi de incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, yapıya uygun optimizasyon şeklinin belirlenmesi ile darbe yükü altındaki yapıların iyileştirilmesidir. Yapılar makro program ile ANSYS-APDL/LS-DYNA KODU'nda belirli bir boyuta göre modellenmiştir. Çalışmada ana yapı örneği, sırasıyla uzunluk, kalınlık ve genişlik için (2000*500*200) mm boyutlarında kiriş alınmıştır. Farklı çarpma yükü ve mesnet şekline göre programlar darbe yükü altındaki yapının optimizasyon şeklinin analizi ve belirlenmesi için yazılmış ve modellenmiştir. Malzeme özelliklerinin yapının (kiriş) darbe yükü altındaki davranışı üzerindeki etkisini bulmak için darbe yükü altındaki kirişi farklı özellikler için analiz edilmiştir. Darbe yükü altında farklı yapılar (kiriş, konsol kiriş, döşeme ve konsol döşeme) için optimizasyon şeklinin belirlenmesi, ardından yapıların gerçek şekil ve optimizasyon şekli için hacmini, maksimum gerilmesini ve minimum gerilmesini bulma ve sonuçları her iki durum için karşılaştırma yapılmıştır.Most of the structures in civil engineering are usually designed only for static load, wind load, earthquake load and vehicle loads, but more lately there has been an awareness raising that some structures must be designed to withstand both dynamic (impact) loads and static loads. Especially after increasing terrorist activates in a new day. Many researchers and engineers are studying the behavior of the structures under impact load and trying to improve the structures in different ways. Study on the behavior of structure and optimization shape of the structure under impact load is important for many designs, not only building structures such as automobile particles, military sector and for other mechanical design because optimization shape means reducing the weight of the structure. This research deals with the determination of the stress velocity under impact loading and optimization of the structures by using evolutionary structural optimization (ESO) under low impact loading, and in this research the effect of the material properties and impact velocity on stress velocity is studied. Determination of explicit time integration and time step (minimum time step (tmin) and maximum time step (tmax) also be studied. The aim of this study is to improve the structures under impact loading by the determination of a suitable optimization shape for the structure. Structures were modeled by macro program in the ANSYS-APDL/LS-DYNA CODE by a specific dimension. The main structure in this study is the beam with dimension (2000*500*200) mm for length, thickness and width respectively. Different programs were written and modeled Analyzing the beam under impact loading for different properties to find the effect of material properties on the behavior of the structure (beam) under impact load. Determination of optimization shape for the different structures (beam, cantilever beam, slab and cantilever slab.) under impact loading, then finding the volume, maximum stress and minimum stress of the structures for the real shape and optimization shape, then comparing the results for both situations.