Evrimsel yapı optimizasyonu ile kirişlerde en uygun tasarımın belirlenmesi
Optimum design of beams by evolutionary structural optimization
Yazar: FATİH MEHMET ÖZKAL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HABİB UYSAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yapısal topoloji optimizasyonu problemlerinin çözümünde homojenleştirme veuygunluk ölçütü gibi yöntemler kullanılabilmesine rağmen bu yöntemlerin klasikyapısal optimizasyon yöntemlerine dayanan ve dolayısıyla karmaşık matematikselyöntemler içeren geniş bir yapıları vardır. Bunun göz önünde bulundurulmasıyla Xie veSteven (1993) tarafından sayısal tabanlı yapısal topoloji optimizasyonu problemlerininüstesinden gelebilmek için evrimsel yapı optimizasyonu (ESO) yöntemi geliştirilmiştir.Mühendislik tasarım endüstrisinin daha hızlı ve daha kullanışlı topoloji optimizasyonuyöntemine ihtiyaç duyduğu günümüzde boyut, şekil ve topoloji optimizasyonu içinevrimsel yapı optimizasyonu, basit ve etkili bir yöntem sunmaktadır. Geniş kullanımalanları, ESO'nun kullanılabilirliğini ve çok yönlülüğünü ortaya koymaktadır.ESO, yapı tasarımlarını geliştirme ve en uygun hale getirme yönünden nispeten yeni birtasarım aracıdır. Başlangıç tasarım alanındaki elemanların bir döngü içerisinde kademeliolarak kaldırıldığı buluşsal bir yöntemdir. Uygun bir tasarım elde edilene ya da istenilenbelirli bir hacme ulaşılana dek bu işlemler devam ettirilmektedir.Bu çalışmada evimsel yapı optimizasyonu yöntemine dayanan bir optimizasyonprogramı hazırlanarak muhtelif yüklemelere ve mesnet koşullarına maruz kirişlerin enuygun tasarımları aranmıştır. Optimizasyon programı Maple'da hazırlanmış ve statikanaliz için ise ANSYS kullanılmıştır. Yapıdaki von Mises gerilmelerini göz önündebulundurarak gerçekleştirilen optimizasyon işlemleri sonucunda nispeten düzgün yayılıgerilme dağılımına maruz, kafes benzeri tasarımlara ulaşılmış ve elde edilen bu nihaitasarımlarda başlangıç hacmine göre %90'a varan oranlarda azalma görülmüştür.2006, 149 sayfaAnahtar Kelimeler: Evrimsel yöntem, yapısal optimizasyon, topoloji optimizasyonu,sonlu elemanlar analizi, von Mises gerilmesi, bilgisayar uygulamalarıi

Abstract:
Although the homogenization method and optimality criteria methods can be used tosolve structural topology optimization problems, they are, to a large extent, based onclassical structural optimization algorithms and therefore contain mathematical methodsof some complexity. In view of this, Xie and Steven (1993) presented a simpleevolutionary structural optimization (ESO) method to deal with numerical structuraltopology optimization problems.Engineering design industry demands faster and more practical topology optimizationmethods. Evolutionary structural optimization has been introduced as a simple andeffective method for size, shape and topology optimization. The wide range of ESOapplications have become proof of its versatility and its potential as a design tool.ESO is a relatively new design tool used to improve and optimize the design ofstructures. It is a heuristic method where a few elements of an initial design domain offinite elements are iteratively removed. Such a process is carried out repeatedly until anoptimum design is achieved, or until a desired given area or volume is reached.In this study, an optimization program performing evolutionary structural optimizationhas been coded and optimum design of beams under various loading and supportconditions has been searched. The optimization program has been coded in Maple andANSYS has been used for structural analysis. By the optimization progress consideringvon Mises stresses of the structure, relatively fully stressed and truss-like designs havebeen achieved and however, the final designs have shown weight saving up to 90%compared to the initial design.2006, 149 pagesKeywords: Evolutionary method, structural optimization, topology optimization, finiteelement analysis, von Mises stress, computer applicationsii