Stepped optimization algorithm for light-weight elastic-plastic structures considering load combinations

Abstract

The aim of the article is to present a developed algorithm of a stepped structural optimization method in the case of load combinations. The presentation of external loading via load combinations usually is employed in design codes. The pin-jointed steel structures as light-weight ones are widely used in actual engineering practice. The employment of dissipative features of material via elastic-plastic model ensures a significant reduction of structural carrying capacity reserves (essential economic effect) versus the employment of structural response only in the elastic range. The stability, stiffness, constructional requirements and actual functions for cross-sectional properties of standard profiles are employed in the optimization process aiming to obtain an optimal light-weight structure which deformed behavior is compatible with codified requirements for such class of engineering structures. FEM mathematical models realizing structural optimization method steps are developed.

Straipsnyje pateikiamas patobulintas pakopinės optimizacijos metodo algoritmas lengvai lankstinei plieno konstrukcijai (dažnai naudojamai inžinerinėje praktikoje), kurios išorinė apkrova projektavimo normose paprastai modeliuojama apkrovų deriniais. Disipacinių savybių įvertinimas, naudojant tamprios-plastinės medžiagos modelį, lemia reikšmingą konstrukcijos laikomosios galios rezervo sumažinimą (esminį ekonominį efektą) optimalios konstrukcijos, dirbančios tik tamprumo būklės, atžvilgiu. Standumo, stabilumo, konstrukciniai reikalavimai yra įvertinti. Optimizacijos procedūrų metu naudojami funkciniai ryšiai tarp skerspjūvio parametrų, nustatyti standartiniams profiliams. Visa tai leidžia suoptimizuoti konstrukciją, kurios atsakas apkrovimui yra adekvatus tokios klasės inžinerinių konstrukcijų normatyviniams reikalavimams. Pateikiami patobulinti BEM matematiniai modeliai, naudojami pakopinės optimizacijos stadijose.