3D-ristikkorakenteen topologian optimointi

Abstract

3D-ristikkorakenteen topologian optimointi on tehty diplomityönä Tampereen teknillisessä yliopistossa Teknisen suunnittelun laitoksella Teknillisen mekaniikan ainekokonaisuuteen. Työn tilaajana on toiminut Stalatube Oy. Diplomityön tavoitteena on kehittää ohjelma kolmiulotteisten ristikkorakenteiden massan minimointiin. Rakenteen massan lisäksi haluttiin myös selvittää sauvojen poikkipinta-alojen arvot. Optimoinnin tuloksia käytetään pohjana ristikkorakenteen varsinaiselle suunnittelulle, josta vastaa erillinen suunnittelutoimisto. Työ on jaettu neljään erilliseen osaan. Ensimmäisessä osassa on esitetty topologian optimointiin liittyviä käsitteitä, teoriaa sekä erilaisia topologian optimoinnin formulointeja. Toisessa osassa esitetään ristikoiden topologian optimoinnin implementoinnin yksityiskohdat. Kolmannessa osassa tarkastellaan esimerkkirakenteena ristikkotornia johon ohjelmaa sovelletaan. Neljännessä osassa käsitellään tarkemmin esimerkkirakenteen optimoinnista saatuja tuloksia, työn eri vaiheisiin liittyneitä ongelmia sekä esitetään jatkotutkimusehdotuksia työn jatkamista varten. Diplomityöstä saadut tulokset olivat rohkaisevia. Kehitetyn ohjelman avulla onnistuttiin ristikkorakenteiden optimoinnissa käyttäen topologian optimoinnin perusmenetelmiä. Optimoitujen rakenteiden massat sekä sauvojen poikkipinta-alat vaikuttivat hyvin lupaavilta. Esimerkiksi sauvojen poikkipinta-alojen koot vaikuttivat suhteessa toisiinsa sekä rakenteen koon huomioon ottaen varsin järkeviltä. Ohjelmasta muodostui yleiskäyttöinen ja se on helposti laajennettavissa erilaisilla rajoitusehdoilla. Työn aikana paljastui myös mielenkiintoisia jatkotutkimuskohteita, joiden avulla optimoinnin tuloksia saataisiin kehitettyä yhä lähemmäksi lopullisia rakenteita.