Tamprių tilto santvarų optimizavimas

Abstract

Darbe nagrinėjami tamprių tilto santvarų optimizavimo uždaviniai, kuriais siekiama nustatyti minimalų konstrukcijos tūrį (masę), optimizuojant strypų skerspjūvius, santvaros aukštį bei tinklelio struktūrą. Jie formuluojami kaip netiesiniai diskrečiojo matematinio programavimo uždaviniai. Santvaros viršutinės juostos elementai ne tik gniuždomieji elementai, bet ir lenkiamieji. Strypų skerspjūviai projektuojami iš plieninių valcuotųjų profiliuočių. Uždavinių matematiniai modeliai sudaromi taikant baigtinių elementų metodą ir atsižvelgiant į konstrukcijos stiprumo, standumo bei pastovumo reikalavimus. Suformuluoti uždaviniai sprendžiamai iteraciniu būdu, naudojant matematinį kompiuterinį paketą MATLAB ir jo paprogramį fmincon. Kiekvienoje iteracijoje koreguojami gniuždomųjų elementų klupumo koeficientai. Skerspjūvių sortimento (diskretiškumo) reikalavimai užtikrinami taikant šakų ir rėžių metodą.

The article analyzes the problems of optimizing elastic bridge trusses, which is a tool for seeking the establishment of the minimum volume (mass) of construction and optimization of the cross-section area and height as well as the structure of the truss. It has been formulated as a nonlinear discrete mathematical programming problem. The upper band of the truss works not only for compression but also for bending. The cross-sections of the elements are designed from rolled steel sections. Mathematical models are prepared by using the finite element method and complying with requirements for the strength, stiffness and stability of the structure. The formulated problems are solved referring to an iterative process and applying the mathematical software package “MATLAB” along with routine “fmincon”. The ratio of buckling is corrected in every case of iteration. Requirements for cross-section assortment (discretion) are fulfilled employing the branch and bound method.