Topology optimization of structures -new theories and methods for overcoming computational difficulties  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
37922
Type K
Principal investigator Rozványi, György Iván
Title in Hungarian Szerkezetek topológiai optimalizálásának új elméletei és módszerei számítástechnikai nehézségek megoldására
Title in English Topology optimization of structures -new theories and methods for overcoming computational difficulties
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Nuclear Techniques (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Kaliszky, Sándor
Lógó, János
Niels, Olhoff
Pomezanski, Vanda Olimpia
Starting date 2002-01-01
Closing date 2005-12-31
Funding (in million HUF) 10.180
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatás során újszerű elméleti megállapításokat, új, numerikus vizsgálatokra alkalmas számítási módszereket, hatékony, ipari alkalmazásra alkalmas algoritmusokat és számítógépes programokat, tesztfeladatokat dolgoztunk ki, amelyek a következő eredményekre vezettek: (A) Új eljárásokat hoztunk létrehozása a “ sakktábla mintázat” néven ismert számítási hiba elkerülésére és a “ nagyság szabályozás” vizsgálatára. Ezek: másodlagos végeselemes hálózás, új büntetőfüggvények bevezetése. (B) Továbbfejlesztettük a gradiens nélküli u.n. SERA (Sequential Element Rejections and Admissions = sorozatos véges elem eltávolítások és beillesztések) módszert egy szigorú „rigorózus” elmélet alapján különböző kombinált mellékfeltételek és többszörös terhelés esetére és a helyes Lagrange szorzókat alkalmaztuk intuitív súlyozási faktorok helyett. (C) Új módszert dolgoztunk ki a szinguláris topológiák által okozott számítástechnikai nehézségek elkerülésére a Prager és Rozványi által kifejlesztett “layout theory” alapján. (D) Az u.n. SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization for intermediate density = tömör izotróp anyag a közbenső sűrűségek büntetésével) módszert új területeken alkalmaztuk. Az eredményeket nemzetközi szakfolyóiratokban (kb. évente 2-3), és hazai és nemzetközi konferenciákon (kb. évente 3-4) ismertettük. Az eredmények egy részét a doktorandusz képzésben is felhasználtuk.
Results in English
During the research new theories, new numerical methods, efficient algorithms and computer programs with test problems were developed what are applicable for the industry. The detailed result are as follows: (A) Novel procedures were developed for the avoidance of the discretization error called “checkerboard pattern” and for size control in optimal topologies. These are in details: introducing the secondary meshing of the ground elements, very efficient new type of penalty functions. (B) The gradientless method SERA (Sequential Element Rejections and Admissions) was improved for multiconstraints and multiloading cases by the use of rigorous formulation instead of heuristic one . (C) Based on the “layout theory” of Prager and Rozvany a new method was elaborated for the avoidance of computational difficulties caused by singular topologies. (D) The so called SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization for intermediate density) method was applied in new areas. The results were published in international journals (yearly 2-3) and conferences (yearly 3-4). The elaborated theories are used in PhD. education.
Full text http://real.mtak.hu/404/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gáspár,Zs., Lógó, J., Rozvany, G. I. N.: Addenda and Corrigenda to (1) “Aims, Scope, Methods, History and Unified Terminology of Computer-Aided Topology Optimization in Structural Mechanics” and (2) “ On Design-Dependent Constraints and Singular Topologies”, Journal of Structural and Multidisciplinary Optimization, (2002), Vol.24., No.4., pp. 338-342., 2002
Rozvany G.I.N, Querin O.M., Gáspár Zs, Pomezanski V.: Extended optimality in topology optimization, Journal of Structural and Multidisciplinary Optimization, (2002), Vol.24., No.4., pp. 257-261, 2002
Rozvany G.I.N, Querin O.M.: Theoretical foundations of sequential element rejections and admissions (SERA) and their computational implementation in topology optimization, Proc. of 9th AIAA/ISSMO Symposium on Structural and Multidisciplinary Optimization, Sept. 4-6, 2002, Atlanta , Georgia, USA., CD-ROM, 2002
Rozvany G.I.N.: Analytical confirmation of recent numerical results in topology optimization, Proc. Of DCAMM Int. Symp. “ Challenges in Appl. Mech.” Lyndby, Denmark, 23-27 July, 2002, 2002
Rozvany G.I.N, Querin O.M., Pomezanski V.: Checkerboards, element chains and hinges in topology optimization: causes and prevention, Proc. ASMO UK/ISSMO Conf. On Engineering Design Optimization, Newcastle, UK, July 4-5 2002, 2002
Lógó, J., Ghaemi, M.: Topology Optimization by SIMP Method., Proc. of. Conference on Numerical Methods and Computational Mechanics, Miskolc, Hungary, July 15-19, 2002., pp. 165-166, 2001
Kaliszky, S., Lógó, J.: Layout Optimization by Iterative Method., Proc. of. Conference on Numerical Methods and Computational Mechanics, Miskolc, Hungary, July 15-19, 2002. pp. 128-129., 2002
Rozvany, G. I. N., Lógó, J., Kaliszky, S.: Topology optimization for variable external forces of nonzero cost, Proc. of 5th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, May 19-23, 2003, Lido di Jesolo, Venice, Italy. pp.323-324., 2003
Lógó, J., Vásárhelyi, A.: Limit Analysis and Optimal Design of Structures Made of Nonlinear Softening Material, Proc. of 5th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, May 19-23, 2003, Lido di Jesolo, Venice, Italy. pp.179-180., 2003
Lógó, J., Ghaemi, M.: Paremetrikus vizsgálatok egyszerű szerkezetek topológiájának optimálásakor, Proc. of IX. Magyar Mechanikai Konferencia, Miskolc, 2003. Aug. 27-29. pp.68., 2003
Lógó, J., Vásárhelyi, A: Képlékeny teherbírás vizsgálat puhuló anyagú szerkezeteknél matematikai programozás alkalmazásával, Proc. of IX. Magyar Mechanikai Konferencia, Miskolc, 2003. Aug. 27-29. pp.69., 2003
Rozvany G.I.N, Querin O.M., Gáspár Zs, Pomezanski V.: Weight increasing effect of topology simplification, Struct. Multidisc. Optim. 25, (2003), pp.459-465, 2003
Rozvany G.I.N.: Special issue to honour Niels Olhoff (Editorial), Struct. Multidisc. Optim. 25, (2003), pp.311-318, 2003
Rozvany G. I. N., Pomezanski V. Querin O. M., Gáspár Z., Lógó J.: Corner contact suppression in topology optimization, Extended Abstracts of the 5th ASMO UK / ISSMO conference, Engineering Design Optimization, Product and Process Improvement, Stratford upon Avon, UK, July 12-13, 2004. pp. 33-40. Eds: O. M. Querin, J. Sienz, V. V. Toropov, P. Gosling., 2004
Pomezanski V., Querin O. M., Rozvany G. I. N.: CO-SIMP: extended SIMP algorithm with direct COrner COntact COntrol, Structural and Multidisciplinary Optimization, Springer, Volume 30, Number 2, pp.164-168, 2004
Gáspár Zs., Rozványi Gy., Pomezanski V.: Tartószerkezetek Optimális Tervezése, Jubileumi Rendezvénysorozat, Bánki Donát Műszaki Főiskola, Budapest, 2004 nov. 11-12. pp. 24-25, 2004
Rozvany G. I. N., Querin O. M., Pomezanski V., Gaspar Z., Logo J.: Some basic issues of topology optimization” Topological design optimization of structures, machines and materials – status and perspectives,, IUTAM-SYMPOSIUM, topoptSYMP2005. Rungstedgaard, Copenhagen, Denmark, October 26-29, 2005., 2005
Rozvany G. I. N., Lógó, J., Querin O. M.: New classes of analytically derived optimal topologies and their numerical confirmation, XXI ICTAM, 15-21 August 2004, Warsaw, Poland. CD paper, 2004
Pomezanski V.: About the corner contact control in SIMP, 15th Inter Institute Seminar for Young Researchers, Budapest, ápr.. 21-24, 2005, p.11., 2005
Gáspár Zs., Rozványi Gy., Pomezanski V.: Tartószerkezetek optimális tervezése, GÉP, A Gépipari Tudományos Egyesület Műszaki Folyóirata, LVI. évfolyam, 2005/2-3, pp. 80-83, 2005
Rozvany, G.I.N.; Pomezanski V.; Gaspar Z.; Querin, O.M.: Some Pivotial Issues in Structural Optimization, 6th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Book of Abstracts and CD-ROM Proceedings, Rio de Janeiro, 30 May-3 June 2005, p. 147., 2005
Pomezanski, V.: Topológiaoptimálási feladatokban megjelenő sakktáblamintázat kiküszöbölésének egy módja, in: Zs. Barna, Zs. Józsa (eds.): Doktori kutatások a BME Építőmérnöki Karán, March. 2. 2005., Budapest, Hungary pp. 152-159., 2005
Rozvany, G.I.N., Querin, O.M., Lógó, J., Pomezanski, V.: Exact Analytical Theory of Topology Optimization with Some Pre-existing Members or Elements, Journal of Structural and Multidisciplinary Optimization, 2006
Rozvany G. I. N., Querin O. M., Lógó, J.: Sequential Element Rejections and Admissions (SERA) Method: Application to Multiconstraint Problems, AIAA / ISSMO Conference on Engineering Design Optimization, Albany, NY, USA, August 30 – Sept.1., 2004., No.: AIAA-2004-4523, 2004
Ghaemi, M., Lógó, J.: Iterative Procedure Based Topology Optimization, Proc. of Finno-Ugric International Conference on Mechanics, Ráckeve, Hungary, May 29-June 4, (2005), pp.3-4, 2005
Ghaemi, M., Lógó, J.: Topology optimization by Optimality Criteria Method in Case of Different Boundary Conditions, Proc. of. 15th Inter-Institute Seminar, Budapest, April. 22-23, 2005. p.30., 2005
Lógó, J., Vásárhelyi, A.: Limit Analysis and Optimal Design of Structures Made of Nonlinear Softening Material, In: The 5th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, eds. by C. Cinquini et al., CD paper, Italian Press, ISBN 88-88412-27-1. (2005). 6 pages, 2005
Pomezanski V., Vásárhelyi A.,: Comparison of Support and Layout Optimization Methods, In: The 5th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, eds. by C. Cinquini et al., CD paper, Italian Press, ISBN 88-88412-27-1., 2005




 

Events of the project

  
2015-01-21 14:44:50
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Nukleáris Technika Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).



Back »