Optymalizacja prętowych powłok walcowych za pomocą metody analogii potencjału energetycznego

Kajetan Sadowski

Abstrakt

Przestrzenne konstrukcje prętowe nazywane często strukturami przestrzennymi znalazły szerokie zastosowanie w świecie, szczególnie zaś w przekryciach obiektów o dużych rozpiętościach. Projektowanie obiektów w których znajdują zastosowanie prętowe struktury przestrzenne o skomplikowanej geometrii jej często poprzedzane licznymi badaniami teoretycznymi i modelowymi. Jednym z etapów projektowania, istotnym z punktu widzenia optymalizacji geometrycznej struktury jest wybór odpowiedniej metody wyznaczania jej morfologii. Opisując zjawiska zachodzące w naturze oraz sposób ich adaptacji do procesu projektowania architektoniczno-konstrukcyjnego autor przedstawia wyniki zastosowania metody analogii potencjałów energetycznych. Inspirację opracowania tej metody stanowi prawo Coulomba - przyjmując, że węzły dowolnej siatki przestrzennej są ładunkami elektrycznymi o ściśle określonych wartościach można otrzymać układ geometryczny w którym wszystkie elementy wzajemnie na siebie oddziałują. Ładunki przyjmą pozycje w przestrzenni dla których suma wzajemnych oddziaływań między nimi będzie najmniejsza. Będzie to układ najkorzystniejszy energetycznie.

W niniejszej pracy przedstawiono rezultaty optymalizacji wykonanych z pomocą modeli i symulacji cyfrowych opracowanych przez autora, poddanych następnie uproszczonym analizom statycznym. Wyniki pokazano za pomocą zaproponowanych przez autora wskaźników efektywności.