41561 Strukturel optimering

2024/2025

Kursusinformation
Structural optimization
Engelsk
5
Bachelor
F2B (tors 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger, computerøvelser og arbejde i værksteder i grupper af to studerende. Værkstedsøvelser: additiv fremstilling og test af optimerede strukturer.
13-uger
F2B
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Bedømmelse af to grupperapporter samt mundtlig eksamen - helhedsvurdering
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
02601. 41812 , Programmeringserfaring. Introduktion til Finite Element Analyse
Maksimum: 40
Fengwen Wang , fwan@dtu.dk
Ole Sigmund , Lyngby Campus, Bygning 404, Tlf. (+45) 4525 4256 , olsi@dtu.dk
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
At give de studerende en basal forståelse for optimeringsteori anvendt på strukturelle problemer. At lære de studerende at designe mekaniske strukturer med forbedrede egenskaber ved hjælp af forskellige strukturelle optimeringsformuleringer, baseret på udleverede koder og kommercielt software.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Forklare basis for strukturel optimering
  • Forklare og anvende tre forskellige typer strukturel optimering (sizing, form og topologi)
  • Optimere simple gitterstrukturer ved håndberegninger
  • Definere generelle strukturelle optimeringsproblemer
  • Forklare sensitivitetsanalyse ved hjælp af tre forskellige metoder (finite difference, direkte og adjoint)
  • Anvende sizing, form og topologioptimering ved hjælp af modifikationer af udleverede koder
  • Anvende topologioptimering på 2D kontinuumsproblemer ved hjælp af kommercielt software.
  • Anvende formoptimering på 2D kontinuumsproblemer baseret på kommercielt software
  • Sammenligne effektivitet af gradientløse overfor gradient-baserede strukturelle optimeringsmetoder
  • Evaluere optimerede strukturer på basis af additiv fremstilling og efterfølgende tests
  • Rapportere optimeringsprocessen, fremstillingen og efterfølgende tests i en vel-struktureret, komplet, og præcis rapport og præsentere metoder og resultater mundtligt
Kursusindhold
Sizing-, form- og topologioptimering af gitterstrukturer; sensitivitetsanalyse; evolutionære algoritmer; topologi- og formoptimering af 2D kontinuumstrukturer; additiv fremstilling af optimerede strukturer; eksperimentel verifikation af optimerede strukturer.

Kurset består af teori-forelæsninger kombineret med optimeringsøvelser baserede på udleverede koder og kommercielt software. I slutningen af kurset realiseres de teoretisk optimerede strukturer vha. additiv fremstilling og verificeres eksperimentelt i et afsluttende konkurrenceprojekt.

Forelæsningerne dækker: sizing-, form- or topologioptimering af gitterstrukturer; tre forskellige typer sensitivitetsanalyse; evolutionær optimering; topologi- og formoptimering af 2D kontinuumstrukturer; introduktion til øvelser med kommercielt software.

Øvelserne består af: optimering af simple gitterstrukturer med håndberegninger; implementering af sensitivitetsanalyse for tre typer af gitteroptimering i den udleverede kode; undersøge effektivitet af forskellige optimeringsformuleringer tilgængelige i optimeringsværktøjet; sammenligne effektivitet af gradient og ikke-gradientbaseret optimering; anvende topologi- og form-optimering på 2D kontinuumsproblemer; optimering af en struktur til det afsluttende konkurrenceprojekt.

Laboratoriearbejdet består i additiv fremstilling og belastningstest af optimerede strukturer.
Litteraturhenvisninger
"An introduction to structural optimization" by Christensen and Klarbring, Springer (2009); forelæsningsslides.
Sidst opdateret
02. maj, 2024