Χρήση Μεθόδων Βελτιστοποίησης Τοπολογίας στη Μελέτη Αντοχής Ναυπηγικών Κατασκευών
Use of Topology Optimization Methods in the Strength Study of Marine Structures
Λέξεις-κλειδιά
Βελτιστοποίηση ; Τοπολογία ; SKO ; ESO ; SIMP ; Ναυπηγική ; Αντοχή πλοίουΠερίληψη
Η βελτιστοποίηση είναι η διαδικασία της εκλογής του καλύτερου αποτελέσματος μεταξύ άλλων, ικανοποιώντας παράλληλα συγκεκριμένες συνθήκες. Στους τομείς της επιστήμης υπάρχουν διάφορα είδη βελτιστοποίησης αναλόγως το πεδίο εφαρμογής της (προγραμματισμός, βιολογία, χημεία). Στο πεδίο της μηχανικής, οι διαρκώς αναδυόμενες απαιτήσεις της κοινωνίας για αποδοτικότερα προϊόντα, έχουν οδηγήσει τους μηχανικούς στην αναζήτηση εκείνων των διαδικασιών που βοηθούν στη βελτιστοποίηση των σχεδίων νέων και ήδη υπαρχόντων αγαθών. Στη ναυπηγική, οι μηχανικοί αναζητούν τη βέλτιστη γεωμετρία ενός πλοίου, ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις του πλοιοκτήτη. Συνήθως, αυτές αφορούν την υδροδυναμική του αντίσταση, τη δυναμική του συμπεριφορά στους κυματισμούς, τις ελικτικές του ικανότητες, την αντοχή του κτλ. Αναφορικά με την τελευταία, αυτή βασίζεται στο βέλτιστο σχεδιασμό των κατασκευαστικών στοιχείων του πλοίου. Μέχρι στιγμής, η γεωμετρία τους προέκυπτε είτε βελτιστοποιώντας το σχήμα τους είτε το μέγεθός τους. Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει και η δυνατότητα της βελτιστοποίησης της τοπολογίας τους. Στην παρούσα εργασία δείχνουμε ότι μπορούν να παραχθούν υλοποιήσιμα αποτελέσματα μέσω της εφαρμογής της σε κατασκευαστικό στοιχείο πλοίου τύπου bulk carrier. Όμως, πρωτού φθάσουμε σε αυτό το σημείο, αρχικά, κάνουμε μία αναδρομή στο παρελθόν της μεθόδου, αναφέρουμε κάποιες εφαρμογές της στη ναυπηγική και παρουσιάζουμε τις μεθόδους που την αποτελούν. Στη συνέχεια, περιγράφουμε συνοπτικά ορισμένες από αυτές, όπως τη Homogenization Method, τη Soft Kill Option (SKO), τη Evolutionary Structural Optimization (ESO) και επικεντρωνόμαστε στη Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP), την οποία χρησιμοποιούμε μέσω του λογισμικού SolidWorks®. Για την εξαγωγή του επιθυμητού αποτελέσματος, ακολουθείται μια διαδικασία αποτελούμενη από πολλαπλά στάδια. Τέλος, εκ των αποτελεσμάτων γίνονται παρατηρήσεις και διατυπώνονται σχετικά συμπεράσματα.
Περίληψη
Optimization is the process of choosing the best result, among others, while satisfying specific conditions. In the field of science there are various types of optimization depending on the scope of application (programming, biology, chemistry). In the field of engineering, the society’s constantly emerging demands for more efficient products, have led engineers to the search for those processes that help in the optimization of new and already existing goods. In maritime industry, the naval architects and marine engineers of a ship seeking the optimum geometry, that corresponds to shipowners demands. Usually, these demands concern the ships hydrodynamic resistance, dynamic response in waves, maneuverability, strength etc. With regard to latter, it’s based on the optimal design of ship’s structural components. Until now, their geometry arose either by shape or size optimization. However, there is also the possibility of optimizing their topology. In this thesis, we show that implementable results produced by applying it to a bulk carrier ship structural element. However, before we reach that point, first we take a look back on the past of the method, mention some of its application in naval architecture and marine engineering and present the methods that comprise it. Next, we briefly describe some of the topology optimization methods such as Homogenization Method, Soft Kill Option (SKO), Evolutionary Structural Optimization (ESO) and focus on the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP), which we use through SolidWorks® software. To obtain the desired results a procedure consisting of multiple steps is followed. Finally, based on the results, we do observations followed by relevant conclusions.
Αριθμός σελίδων
348Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Ναυπηγών ΜηχανικώνΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές