17833

17833

طراحي، انجام بهينه سازي توپولوژي و شكل بر روي شير كنترلي گلوب و ساخت آن

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

شهريور ماه 1396

دكتر منصور عليزاده

مكانيك

امروزه در علم طراحي، هدف تنها طراحي جهت برآوردن نياز نمي باشد، بلكه طراحي بهينه و كاهش وزن و مواد مصرفي، به يك الزام تبديل شده است. بهينه سازي يافتن «بهترين» جواب در خروجي از يك تابع يا فرآيند، بوسيله تغيير ورودي هاي يك سيستم مي باشد. در دنياي امروز با توجه به مسئله كاهش مصرف و وزن در ساخت قطعات، بحث بهينه سازي مورد استقبال فراواني قرار گرفته است. بهينه سازي در دنياي امروز به يكي از اولويتهاي طراحي قطعات بدل شده است. يكي از شاخه هاي بهينه سازي ساختاري، بهينه سازي توپولوژي است. بهينه سازي توپولوژي به معناي علم مكان شناختي قرارگيري يك جسم است. بهينه سازي توپولوژي در واقع يك مدل بهينه از توزيع و پراكندگي ماده در يك قطعه را با توجه به تابع هدفي كه ما براي آن تعيين مي كنيم، ارائه مي دهد. بهينه سازي شكل به اصلاح مرزها يا سطوح قطعه مي پردازد. با تغيير مرز گره هاي المانهاي روي سطح سعي در كاهش تمركز تنش در آنها مي شود. در اين پايان نامه به شناسايي و بررسي تكنيكها و الگوريتمهاي بهينه سازي، مقايسه آنها باهم، نقصها و فوايد آنها، بررسي مراحل بهينه سازي توپولوژي و شكل در نرم افزار abaqus و همچنين اصول طراحي بر اساس بهينه سازي پرداخته شده است. در اين پايان نامه به ارائه راه حل جديدي از بهينه سازي توپولوژي و شكل پرداخته شده است. بهينه سازي انجام شده بر روي شير كنترلي مورد نظر به دو روش صورت گرفته يكي بر اساس حداقل ضخامت شير و ديگري بر اساس تنش ماكزيمم. لازم به ذكر است كه اين دو روش در نهايت بطور همزمان براي مسئله در نظر گرفته شده است. يعني بطور جدا از هم نمي باشند. روش بكار گرفته شده براي بهينه سازي توپولوژي روش SIMP مي باشد. در اين روش براي هر المان درصدي از چگالي در نظر گرفته مي شود. و المانها با چگالي مياني جريمه مي شوند. در اين روش ابتدا به تحليل المان محدود بر روي شكل مورد نظر پرداخته مي شود سپس از المانهايي كه نقش كمتري در تحمل بار مورد نظر را دارند درصدي از چگالي آن المان برداشته مي شود و دوباره تحليل صورت مي گيرد. در نهايت با توجه به ضريب جريمه كه در نظر گرفته شده است المانهايي كه ضريب حساسيت كمتري نسبت به مقدار محاسبه شده دارند چگالي آنها صفر درنظر گرفته يا به عبارتي حذف مي شوند. اين فرآيند تا زمانيكه شرايط تابع هدف و قيدها فرآهم باشد تكرار مي شود. هدف از انجام بهينه سازي در اين پايان نامه توليد شيري سبكتر و مستحكمتر مي باشد.

1396/07/04

1/1/1900 12:00:00 AM

Today, With The Advent Of Science And Technology, Increasing Attention Has Been Paid To Increasing The Productivity Of Man-Made Equipment. Hence, Optimization Issues Have Brought A Large Part Of The New Research Into The World Today. One Of The Most Important Issues In This Field Is The Optimization Of Mechanical Structures Used In Various Sectors Of Various Industries. In General, A Mechanical Structure Designed And Built Specifically For The Implementation Of Mechanical Performance Is Optimally Optimized For The Lowest Operating Costs, Especially In The Working Conditions. In Today's World, Considering The Issue Of Reducing Consumption And Weight In The Manufacture Of Parts, The Optimization Debate Has Been Widely Welcomed. Optimization In Today's World Has Become One Of The Design Priorities. The Importance Of The Optimal Operation And The Heavy Costs That Are Paid For These Valves Makes Their Optimal Design For Proper Operation And Resistance To Failures Is One Of The Main Concerns Of The Power Plant Industry. In This Thesis, The Design Of One Of The Power-Consuming Valves, Globe Control Valve, And Then To Optimize It. The Optimization Of The Control Valve Is Of Topology And Shape Optimization, Which Tries To Reduce Its Weight And Its Consumables. The Topology Optimization Technique In Engineering Branches Has Many Uses And Uses It In Issues Such As Airplane Design, Water Supply Systems, Dams, Pumps And Turbines, Electric Motors, Control Systems, The Selection Of Suitable Locations For Building A Factory And ... Is Evident. The Goal Of Optimizing The Topology To Find Optimal Utilization Of The Material, According To A Specific Design, Is To Meet Requirements Such As Strength And Component Deformation. This Optimization Is Determined By Finding The Best Loading Path For A Boundary Condition And Loading. Topology Can Be Used Not Only To Improve Structural Performance But Also To Improve The Thermal Properties, Fluid Flow Of Electromagnetic Applications And Biomechanical Properties.