Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Weight optimization of beam and shell structures
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Viktsoptimering av balk- och skalstrukturer (Swedish)
Abstract [en]

In this report two different iterative  methods to solve structural weight optimization problems  are implemented and compared. The first method  is based on the so called ”fully stressed  design” concept and will be called the FSD  method. The second method is based on calculating   the derivatives (or gradients) of the constraint  functions at given iteration points and will  be  called the derivative method or the gradient  method. 

The first problem for which the two methods are compared is the problem of minimizing  the  weight of 3-­‐dimensional beam structures subject  to constraints on maximal stress in each beam. The beam structures are exposed to given statical load conditions. The first part of this report  deals with this problem and the results of  tests on a car model are presented. 

The second part of the report deals with  the problem of minimizing the weight of  shell  structures subject to constraint on stresses  and displacements under given statical load  conditions. Again the two general methods above  are implemented and used. Test results are compared for a number of shell structures  and load conditions.

In general both of these methods work rather well for both of these problems. However, the derivative (or gradient) method seems to be  somewhat more reliable than the FSD method.

Abstract [sv]

I denna rapport beskrivs hur man implementerat och jämfört två olika iterativa metoder för att lösa strukturoptimeringsproblem där målsättningen är  att minimera vikten på vissa givna strukturer. Den ena metoden kallas för FSD (Fully Stressed Design) metoden och baseras på ett koncept som går ut på att effektivspänningen i varje element i den betraktade strukturen skall nå sin maximalt tillåtna gräns. Den andra metoden går ut  på att derivator (eller gradienter) av bivilkors funktionerna beräknas i varje itterationspunkt  och derivatorna används sedan för att hitta nya  itterationspunkter. Denna metod kallas för derivata metoden eller gradient metoden.

Det första problemet som behandlas är 3-­‐dimensionella balkstrukturer där målsättningen är Att minimera vikten på dessa strukturer givet bivillkor i form av maximalt tillåtna spänningar i varje balk. Balkstrukturerna utsätts för statiska lastfall. I första delen av  rapporten jämförs de båda metoderna för dessa  balkstrukturer och resultat av tester på en  bilmodell redovisas. 

Den andra delen av rapporten behandlar skalstrukturer. Målsättningen är här att minimera vikten på skalstrukturer givet bivillkor i form  av maximalt tillåtna spänningar i varje skalelement och bivillkor i form av begränsningar  på nodförskjutningar. Skalstrukturerna utsätts för statiska lastfall. Återigen används  och jämförs de två metoderna och testresultat för ett  antal olika skalstrukturer och lastfall redovisas.

I allmänhet kan vi konstatera att metoderna  fungerar väl både för balkstrukturerna och för skalstrukturerna. Derivata metoden (eller gradient metoden) verkar vara något mer tillförlitlig  och konvergerar som regel snabbare än FSD metoden.   

Place, publisher, year, edition, pages
2015.
Series
TRITA-MAT-E, 2015:48
National Category
Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-172425OAI: oai:DiVA.org:kth-172425DiVA: diva2:849702
Subject / course
Optimization and Systems Theory
Educational program
Master of Science in Engineering -Engineering Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-08-30 Created: 2015-08-22 Last updated: 2015-08-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(11739 kB)43 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 11739 kBChecksum SHA-512
46b0c253c1299107b74902d7e2f21b5e94c89610c18f9ba994528ac0759cdc6f7f3405561773e810bff5d2528f1c9467cb4962d52238b04e461692ba20d492f8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Optimization and Systems Theory
Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 43 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 145 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf