Параметрическая оптимизация конструкции навеса численными методами

Abstract

В статье поставлена и решена задача поиска минимальной массы конструкции навеса при заданных конструктивной схеме и условиях нагружения. При этом, рассматривалось два варианта конструктивной схемы – с длиной навеса 3 и 6 м. В качестве критерия оптимальности принята металлоемкость конструкции. В качестве варьируемых параметров были выбраны форма поперечного сечения балки, прочностные характеристики материала конструкции и геометрические параметры конструкции. Задача решалась численным методом, для этого, методами строительной механики определены усилия в элементах конструкции, перемещения и прогибы балки и подвеса, затем полученные формальные условия прочности и жесткости были включены в алгоритм, на основе которого разработана программа в одном из языке программирования. Фактически, в статье решалась оптимизационная задача по критерию оптимальности в виде стоимости конструкции, с ограничениями в виде габаритных размеров и условий прочности и жесткости. Такой метод позволит быстро определять НДС конструкции, при заданной расчетной схеме, для любых габаритов, нагрузки и типа применяемых элементов. Данный подход можно рассматривать как одно из приложений BIM методологии, то есть автоматизировать процесс проектирования конкретной конструкции и может применяться в практической работе, позволяет существенно экономить время проектировании на поиск оптимального решения.