Abstrakt

Niniejsza praca ma na celu przedstawienie metody projektowania wstępnego kształtu konstrukcji mostowej drogą optymalizacji topologicznej. Metoda ta jest obecnie bardzo szeroko wykorzystywana w wielu gałęziach przemysłu, m. in. samochodowego i lotniczego. Przedstawiamy możliwości wykorzystania tej metody na etapie określania koncepcji mostu. W proponowanym sformułowaniu poszukiwany jest optymalny rozkład gęstości „sztucznego” materiału zastępczego nazywanego Prostym Izotropowym Materiałem z Prawem Potęgowym (ang. Simple Isotropic Material with Penalization) [1] rozmieszczonego w obszarze projektowym, przy zdefiniowanym obciążeniu i warunkach brzegowych. Wyjściowy obszar projektowy stanowią tarcze sprężyste pracujące w płaskim stanie naprężenia i wypełnione materiałem zastępczym. W wyniku optymalizacji topologicznej materiał zastępczy jest rozrzedzany w obszarach mało wytężonych i zagęszczany w obszarach wymagających wzmocnienia. Obszary zagęszczenia materiału tworzą kształt optymalny. Algorytmy analizy i optymalizacji topologicznej są realizowane przy użyciu metody elementów skończonych i heurystycznych metod optymalizacji topologicznej. Proponowane podejście pozwala uzyskać kształt konstrukcji mostowej o dowolnych, wstępnie założonych wymiarach zewnętrznych.