Mokslas: Lietuvos Ateitis (Dec 2013)

Optimization of elastic bridge trusses / Tamprių tilto santvarų optimizavimas

  • Ignas Rimkus,
  • Šarūnas Kisevičius,
  • Stanislovas Kalanta

DOI
https://doi.org/10.3846/mla.2013.79
Journal volume & issue
Vol. 5, no. 5

Abstract

Read online

The article analyzes the problems of optimizing elastic bridgetrusses, which is a tool for seeking the establishment of theminimum volume (mass) of construction and optimization of thecross-section area and height as well as the structure of the truss.It has been formulated as a nonlinear discrete mathematical programmingproblem. The upper band of the truss works not onlyfor compression but also for bending. The cross-sections of theelements are designed from rolled steel sections. Mathematicalmodels are prepared by using the finite element method and complyingwith requirements for the strength, stiffness and stabilityof the structure. The formulated problems are solved referringto an iterative process and applying the mathematical softwarepackage “MATLAB” along with routine “fmincon”. The ratio ofbuckling is corrected in every case of iteration. Requirementsfor cross-section assortment (discretion) are fulfilled employingthe branch and bound method. Santrauka 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. Reikšminiai žodžiai: tamprios plieninės santvaros, baigtiniai elementai, netiesinis optimizavimo uždavinys.

Keywords