Optimizacija rasporeda slojeva višeslojnih kompozitnih konstrukcija

master's thesis

• Title (english): Ply layup optimisation of layered composite structures
• Author: Adriana Čorić
• Mentor: Darko Ivančević (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2019-05-16, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Optimiranjem kompozitne konstrukcije moguće je postići značajno smanjenje mase konstrukcije ili bolje ponašanje konstrukcije korištenjem iste količine materijala. Čak i kada su oblik i dimenzije konstrukcije fiksni, ostaje velik broj parametara koji utjeću na ponašanje konstrukcije kao što su izbor materijala vlakana, debljine slojeva te orijentacije svakog pojedinog sloja. S druge strane, uslijed velikog broja mogučnosti prilikom oblikovanja kompozitne konstrukcije znatno se komplicira proces konstruiranja. U prošlosti često korišten pristup konstruiranju principom pokušaja i pogreške nije se pokazao veoma učinkovitim u slučajevima velikog broja varijabli koje treba uzeti u obzir. Odatle potječe interes za razvojem metoda optimiranja koje povezuju postojeće metode za analizu čvrstoće konstrukcija i optimizacijske algoritme. U ovom radu korištena je kombinacija programskih paketa Isight i Abaqus za optimiranje kompozitnog panela ojačanog uzdužnicama. Provedena je numerička analiza za više slučajeva opterećenja i više kriterija popuštanja te je za odabrane slučajeve proveden proces optimizacije. U procesu optimizacije varirane su orijentacije slojeva, broj slojeva i materijali. Kao cilj optimiranja zadano je smanjenje mase, smanjenje vrijednosti kriterija popuštanja i povečanje kritične sile izvijanja. Isight i Abaqus su povezani korištenjem Python skripti, a kao optimizacijski algoritam korišten je Isightov genetski algoritam. Pokazano je da se metoda korištena u radu uspješno može primijeniti za optimiranje kompozitnih konstrukcija.

Abstract (english)

By applying the optimisation techniques it is possible to considerably decrease the weight of the structure or to obtain better mechanical properties using the same amount of material. Even when shape and dimensions of the structure are fixed, there is still large number of parameters that can impact it’s behaviour. On the other hand, vast number of possibilities considerably complicate the design process. Previously used design principle based on trial and error has shown to be of little use when it comes to high number of design variables. Because of all that, the interest is shown for development of optimisation methods which connect existing methods for structural analysis and optimisation algorithms. In this paper the combination of Isight and Abaqus software is used to optimise stringer stiffened composite panel. Numerical analysis is conducted considering several loading case and using different failure critera. Selected cases are optimised. Ply orientations, number of plies and materials are varied. Optimisation goal is minimisation of mass and failure criteria and maximisation of buckling load. Isight and Abaqus are connected through Python scripts and genetic algorithm is used for optimisation. It is shown that the method applied in this paper can be successfully used for optimisation of composite structures.

• Keywords: Isight; Abaqus; optimizacija; kompozitni materijali; panel ojačan uzdužnicama
• Keywords (english): Isight; Abaqus; optimisation; composite materials; stringer stiffened panel
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:522681
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-23 00:54:55