Truss-type structure optimum design under serviceability constraints and stochastic loading

Abstract

A codified structural design of structures must evaluate strength, stiffness, stability, other constructional requirements with certain reliability level per prescribed time period. An employment of elastic-plastic structural response model and variable external loading are good approximations of the main design process elements. The direct structural optimization problem in respect of above serviceability requirements is rather difficult to solve it numerically. Authors propose iterative solution mathematical model and algorithm of truss-type structure. It allows to overcome direct problem solution difficulties and to evaluate all design requirements for the structure, subjected by stochastic loading process. The convenient for iterative solution procedures approximation method of stochastic loading process extreme effects via selection the constant set of finite number time points is proposed.

Projektuojant konstrukcijas pagal normatyvinius dokumentus, būtina įvertinti stiprumo, standumo, stabilumo ir kitus konstrukcinius reikalavimus. Konstrukcija turi atitikti numatytą patikimumo lygį per nustatytą laikotarpį. Tampriai plastiškos konstrukcijos elgsenos bei kintamo apkrovimo proceso modeliai yra geros projektavimo proceso komponenčių aproksimacijos. Konstrukcijos tiesioginės optimizacijos uždavinys yra gana sunkiai išsprendžiamas skaitmeniškai. Autoriai siūlo matematinį modelį ir algoritmą santvaros tipo konstrukcijai skaičiuoti iteraciniu būdu. Toks sprendimo būdas leidžia ne tik išvengti sunkumų, kylančiu sprendžiant uždavinį tiesioginiu būdu, bet ir įvertinti visus anksčiau paminėtus reikalavimus bei stochastinio apkrovimo procesą. Pateikiamas stochastinio apkrovimo proceso aproksimacijos baigtiniu jo būvių skaičiumi metodas, kuris yra patogus daugkartinėms konstrukcinės optimizacijos procedūroms.