Çelik Kafeslerin Dinamik Uyarımlar Altında Şekil ve Boyut Optimizasyonu

Abstract

Geçmiş yıllarda, çelik kafes optimizasyonu konusundaki araştırmaların ana odağı, statik yükleme koşulları altında optimum tasarımı elde etmeye yönelik olup, dinamik uyarımlar altında yapılan optimum yapısal tasarım araştırılmaları sınırlı sayıdadır. Bu tez, dinamik uyarımlara maruz kalan çelik kafes yapıların eş zamanlı şekil ve boyutlandırma optimizasyon problemini ele almaktadır. Modern bir evrimsel algoritma kullanarak, çelik kafeslerin minimum ağırlık tasarımı, hem periyodik hem de periyodik olmayan uyarımlar altında gerçekleştirilmiştir. Periyodik uyarımlarda, dinamik yükün uyarım periyodunun sonuçlar üzerindeki etkisini incelemek için tasarım örnekleri farklı uyarım periyotları altında optimize edilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kullanılan sinüzoidal yüklemenin periyodunun ve periyodik olmayan adım kuvvetinin yükselme süresinin arttırılmasıyla, optimizasyon sonuçlarının statik yükleme altında elde edilen sonuçlara yaklaştığı gözlenmiştir. Ancak, incelenen dikdörtgen periyodik uyarım durumunda elde edilen sonuçlar, uyarım periyodunun yüksek değerleri için bile statik yükleme altında elde edilen optimum tasarım ağırlıklarına yaklaşamamıştır.

During the past decades, the main focus of the research in steel truss optimization has been tailored towards optimal design under static loading conditions and limited work has been devoted to investigating the optimum structural design considering dynamic excitations. This thesis addresses the simultaneous shape and sizing optimization problem of steel truss structures subjected to dynamic excitations. Using a contemporary evolutionary algorithm, the minimum-weight design of steel trusses is conducted under both periodic and non-periodic excitations. In the case of periodic excitations, in order to examine the effect of the exciting period of the dynamic load on the final results, the design instances are optimized under different exciting periods and the obtained results are compared. It is observed that by increasing the excitation period of the considered sinusoidal loading as well as the finite rise time of the non-periodic step force, the optimization results approach the minimum design weight obtained under the static loading counterpart. However, in the case of the studied rectangular periodic excitation, the results obtained do not approach the optimum design associated with the static loading case even for higher values of the exciting period.