بهینه سازی طراحی برای کاهش حجم یک تیر تحت بار قسمت 1

مقدمه: این آموزش بر مبنای نرم افزار ansys 7.0 تهیه شده است. هدف این آموزش معرفی یک روش برای حل مساله ی بهینه سازی طراحی با استفاده از نرم افزار ansys  است. این آموزش شامل ساخت پارامترهای هندسی یکه شده برای تمام متغیر ها، تصمیم گیری برای اینکه کدام متغیرها برای طراحی استفاده شوند، و کدام متغیر ها به عنوان متغیر حالت و هدف انتخاب شوند و تنظیم تلورانس درست  برای مساله برای بدست آوردن یک حل دقیق و همگرا در کمترین زمان. استفاده از نقاط کلیدی یا گره (hardpoints) که برای اعمال کردن نیروها در وسط خطوط محدودیت ایجاد می کنند در این حل مد نظر قرار خواهد گرفت.

یک نیروی1000 نیوتنی به تیری مطابق شکل زیر اعمال شده است. هدف این مساله ی طراحی، کاهش وزن تیر بدون افزایش مقدار تنش های مجاز است. برای کاهش دادن جرم تیر یه حداقل  ممکن باید cross sectional dimensions پیدا شوند. هر چند عرض و ارتفاع تیر نمی توانند از 10 mm کمتر شوند. تنش حداکثر در هر نقطه ای از تیر نمی تواند بیش از 200MPa باشد. همچنین تیر از فولاد با مدول الاستیسیته ی 200GPa ساخته شده است.

نوجه: به دلیل حجم بالای این مثال امکان ارائه ی آن در یک مطلب وجود ندارد و در نتیجه ادامه این مثال در بهینه سازی طراحی 2 آمده است.

 

تحلیل جریان سیال داخل لوله(زانویی)

برای انجام تحلیل­ها­ی سیالاتی در حالت دو و سه بعدی از دو المان142  وFLUID141  استفاده می­شود. 

تحلیل مودال تیر یک سر گیر دار

تشریح مسئله:

شکل سه مد اول و فرکانس طبیعی تیر فولادی مستقیم را در جهت y محاسبه نمایید.

مشخصات هندسی: ضخامت تیر 0.005m، عرض 0.01m، طول 0.09m

مشخصات جنس: جنس تیر از فولاد با مدول یانگ E=206 GPa و ضریب v=0.3 بوده و چگالی تیر نیز،  ρ=7.8×103Kg/m³  می باشد.

شرایط مرزی: تمام درجات آزادی در گوشه سمت راست تیر محدود می­باشد.

مدل سازی جسم دو بعدی(پولی)

مقدمه:

در اینجا می­خواهیم یک پولی را مدل نماییم. می­دانیم یک پولی به شکل زیر می­تواند از دوران سطحی مستطیل شکل حول محورهایی گوناگون تولید شود.

تحلیل مسئله رسانش حرارتی گذرا

^مقدمه:

^{آنچه پیش رو دارید یک مسئله رسانش حرارتی گذرا می­ باشد که با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده است.}

^{برای ساده شدن مسئله، محدودیت­ هایی در نظر گرفته شده است که آنها را در شکل زیر مشاهده می­ نمایید. رسانش حرارتی ماده 5 W/m*C می­ باشد و طول بلوکه بی­ نهایت فرض شده است. همچنین چگالی ماده 920 kg/m^3 و ظرفیت گرمایی ویژه آن 2.040 kJ/kg*K می­ باشد.}

 

 

 

تحلیل مسئله مرز حرارتی ترکیبی

مقدمه

آنچه پیش رو دارید یک مسئله حرارتی ساده(رسانش و همرفت عایق) می­ باشد که با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده است.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می­ نمائید شرایط مرزی مسئله محدود می­ باشد. همچنین توجه کنید که طول مقطع بی­ نهایت فرض شده است.

 

 

 

مثال رسانش ساده

مقدمه:

آنچه پیش رو دارید یک مسئله رسانش ساده می­ باشد که با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده است.

برای ساده شدن مسئله، محدودیت­ هایی در نظر گرفته شده است که آنها را در شکل فوق مشاهده می­ نمایید. رسانش حرارتی ماده 10 W/m*C می­ باشد و طول بلوکه بی­ نهایت فرض شده است.

 

 

تحلیل خرپای دو بعدی

این آموزش با استفاده از انسیس ورژن 16.1 برای تحلیل یک مسئله ی خرپای دو بعدی تهیه شده است.

مسئله:

مقادیر جابجایی در گره ها، نیروهای تکیه گاهی و تنش را در سیستم خرپای شکل زیر تعیین کنید.

(E = 200GPa, A = 3250mm² )