1. Nichtlineare Tragwerksoptimierung von Stahlfachwerken
- Author
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Stuhler, Philipp Josef and Stuhler, Philipp Josef
- Abstract
Ein wesentlicher Bestandteil der Ingenieursarbeit ist seit jeher die Optimierung von Tragwerken. Durch die Verwendung der Finite-Elemente-Methode in Kombination mit weiterer Software kann die Optimierung automatisiert und beschleunigt werden. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung und Überprüfung eines Optimierungsmodells für die Gewichtsminimierung von Stahlfachwerkträgern. Durch die Gewichtsreduktion wird Material eingespart und das verbleibende Material besser ausgelastet. Für die statischen Berechnungen wird ein parametrisches FE-Modell der Fachwerkträger erstellt. Anschließend wird das FE-Modell mit dem Optimierungsalgorithmus verknüpft. Zur Überprüfung des Modells werden verschiedene Tragwerkssysteme untersucht. Es erfolgt sowohl eine reine Formoptimierung als auch eine Kombination aus Form- und Querschnittsoptimierung. Es werden gelenkige und biegesteife Fachwerkträger betrachtet. Für die Stäbe wird der Spannungs- und Stabilitätsnachweis geführt. Die durchgeführten Berechnungen zeigen ein hohes Optimierungspotenzial für unterschiedliche Tragwerke. Durch die Wahl von geeigneten Randbedingungen kann die Systemhöhe und die allgemeine Form des finalen Systems beeinflusst werden. Das erstellte Modell biete die Möglichkeit, eine Vielzahl von Tragwerken zu untersuchen und zu optimieren., The optimization of structures has always been an essential part of engineering work. By using the finite element method in combination with other software, optimization can be automated and accelerated. The aim of this thesis is to create and test an optimization model for minimizing the weight of steel truss girders. By reducing the weight, material is saved, and the remaining material is better utilized. A parametric finite element model of the truss girders is created for the static calculations. The finite element model is then linked to the optimization algorithm. Various structural systems are examined to check the model. Both a pure shape optimization and a combination of shape and cross-section optimization are carried out. Articulated and rigid trusses are considered. The stress and stability analysis is performed for the members. The performed calculations show a high optimization potential for different structures. By selecting suitable boundary conditions, the system height and the general shape of the final system can be influenced. The created model offers the possibility to analyse and optimize a variety of structures., Masterarbeit Universität Innsbruck 2023
- Published
- 2023