NCKH: Bài toán tối ưu kết cấu dàn phẳng sử dụng phân tích trực tiếp có xét đến điều kiện ràng buộc về tần số dao động riêng

NCKH Bài toán tối ưu kết cấu dàn phẳng sử dụng phân tích trực tiếp có xét đến điều kiện ràng buộc về tần số dao động riêng trình bày cách thiết lập và giải quyết bài toán tối ưu dàn thép chịu các tổ hợp tải trọng khác nhau có xét đến điều kiện ràng buộc về tần số dao động riêng. Phân tích trực tiếp được sử dụng để xét đến các ứng xử phi tuyến tính, phi đàn hồi của kết cấu. Hàm mục tiêu của bài toán tối ưu là tổng giá thành của công trình được đơn giản hóa như hàm tổng khối lượng

NCKH: Bài toán tối ưu kết cấu dàn phẳng sử dụng phân tích trực tiếp có xét đến điều kiện ràng buộc về tần số dao động riêng

1. Mở đầu

Các điều kiện ràng buộc của bài toán tối ưu gồm các yêu cầu về cường độ, sử dụng và tần số dao động riêng. Thuật toán tiến hóa vi phân được sử dụng để giải bài toán tối ưu đề ra. Dàn thép phẳng 10 thanh được xem xét để minh họa cho nghiên cứu này

2. Nội dung

2.1 Đặt vấn đề

Kết cấu dàn là một trong những loại kết cấu được sử dụng phổ biến hiện nay nhờ khả năng vượt nhịp lớn, hình thức đẹp và phong phú, phát huy tối đa khả năng của vậ liệu nên khối lượng nhẹ… Việc thiết kế dàn thép hiện nay thường được áp dụng theo cách tiếp cận gián tiếp với 2 bước thiết kế nhằm có thể xét đến các tính chất phi tuyến hình học của kết cấu và phi đàn hồi của vật liệu

2.2 Thuật toán tối ưu tiến hóa vi phân

Giá trị của các tham số phạt này không phụ thuộc vào bài toán tối ưu, tuy nhiên thường được lấy giá trị đủ lớn nhằm loại bỏ các thiết kế bị vi phạm và chỉ còn lại các thiết kế thỏa mãn tất cả các điều kiện ràng buộc. Trong nghiên cứu này, các tham số phạt được lấy bằng 10.000.

2.3 Dàn phẳng 10 thanh

Để minh họa cho bài toán tối ưu có xét đến điều kiện ràng buộc là tần số dao động riêng, trong phần này chúng ta sẽ xem xét một dàn phẳng 10 thanh như trong hình 1. Nhịp dàn là 9.144 (mm). Tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải DL hoạt tải LL và tải trọng gió W được quy về thành các tải tập trung tại các nút dàn. Giá trị của DL , LL W lần lượt là 400 (kN), 300 (kN) và 300 (kN). Vật liệu có cường độ chảy là 344,7 F MPa = và mô đun đàn hồi là E GPa = 200 . Tải trọng khối tập trung, mass, dùng để tính tần số dao động riêng của kết cấu được giả thiết đặt tại nút dàn và có khối lượng là 454 (kg). Khối lượng riêng của vật liệu là 7.850 (kg/m3)

3. Kết luận

Bài toán xét điều kiện ràng buộc về tần số có tốc độ tối ưu nhanh hơn 2 bài toán kia và dừng lại khi số vòng lặp của quá trình tối ưu khoảng hơn 1.000 lần. Bài toán xét tất cả các điều kiện ràng buộc hội tụ chậm nhất và dừng lại khi số vòng lặp trên 3.500. Điều này có nghĩa là, việc xét đến điều kiện ràng buộc bao gồm cả tần số dao động riêng, cường độ và chuyển vị khiến cho bài toán tối ưu trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với việc chỉ xét tần số dao động riêng

4. Tài liệu tham khảo

AISC-LRFD (1999), “Manual of steel construction - load and resistance factor design”, Chicago (IL): American Institute of Steel Construction.

EN 1993-1-1 Eurocode 3 (2005), “Design of steel structures - part 1-1: general rules and rules for building”, Brussels: European Committee for Standardization

- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung NCKH kiến trúc- xây dựng trên-

Ngày:07/09/2020 Chia sẻ bởi:Nhi

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM