การออกแบบบานประตูระบายน้ำโดยวิธีทอพอโลยีเหมาะที่สุดของโครงสร้าง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นำเสนอกระบวนการประยุกต์ระเบียบวิธีวิเคราะห์ทอพอโลยีเหมาะที่สุดของโครงสร้างเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างบานระบายน้ำขนาด 2.60 x 2.60 เมตร จากแบบมาตรฐานกรมชลประทานภายใต้มาตรฐานการออกแบบและเงื่อนไขการใช้งานที่มีอยู่เดิม โดยเปรียบเทียบปริมาณวัสดุที่ใช้ในการผลิตระหว่างแบบโครงสร้างบานระบายน้ำจากแบบมาตรฐานกรมชลประทานกับแบบที่ผ่านกระบวนการทอพอโลยีเหมาะที่สุด โดยการศึกษาการออกแบบดำเนินการโดยใช้โครงสร้างตั้งต้นที่มีความหนาของบานประตูระบายน้ำ 4 ค่า คือ 0.22 0.30 1.00 และ 1.50 เมตร จากนั้นทอพอโลยีเหมาะที่สุดของโครงสร้างถูกนำไปใช้ในการออกแบบเชิงรายละเอียดเพื่อศึกษาประสิทธิภาพเชิงเปรียบเทียบกับแบบมาตรฐานผลการวิจัยพบว่า กระบวนการวิเคราะห์ทอพอโลยีเหมาะที่สุดของโครงสร้างสามารถนำมาปรับใช้เพื่อพัฒนารูปร่างที่เหมาะที่สุดของโครงสร้างบานระบายน้ำมาตรฐาน โดยบานที่มีแผ่นเสริมแรงความหนา 0.30 เมตร ผ่านมาตรฐานการออกแบบทั้งในเกณฑ์หน่วยแรงสูงสุดและเกณฑ์การเปลี่ยนรูป โดยมีค่าหน่วยแรง von Mises สูงสุดเท่ากับ 183.40 เมกะปาสคาล โดยค่ายอมให้มีค่าเท่ากับ 198.40 เมกะปาสคาล การเปลี่ยนรูปสูงสุดมีค่าเท่ากับ 2.205 มิลลิเมตร โดยการเปลี่ยนรูปสูงสุดที่ยอมให้มีค่า 4.333 มิลลิเมตร และสามารถลดปริมาณวัสดุลงจากแบบมาตรฐานกรมชลประทานได้ร้อยละ 13.49
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
References
M. P. Bendsoe and O. Sigmund, Topology Optimization: Theory, Methods, and Applications. Springer Science & Business Media, 2013.
O. Sigmund, N. Aage, and E. Andreassen, “On the (non-) optimality of Michell structures,” Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 54, no. 2, pp. 361–373, 2016.
X. Huang and M. Xie, Evolutionary topology optimization of continuum structures: Methods and applications. John Wiley & Sons, 2010.
Q. Q. Liang and G. P. Steven, “A performancebased optimization method for topology design of continuum structures with mean compliance constraints,” Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 191, no. 13–14, pp. 1471–1489, 2002.
L. Xia, Q. Xia, X. Huang, and Y. M. Xie, “Bi-directional evolutionary structural optimization on advanced structures and materials: A comprehensive review,” Archives of Computational Methods in Engineering, vol. 25, no. 2, pp. 437– 478, 2018.
X. Yang, Y. Xie, G. Steven, and O. Querin, “Bidirectional evolutionary method for stiffness optimization,” AIAA Journal, vol. 37, no. 11, pp. 1483–1488, 1999.
S. Surit and B. Wethyavivorn, “Topology optimization of reinforced concrete beams by a spread-over reinforcement model with fixed grid mesh,” Sonklanakarin Journal of Science and Technology, vol. 33, no. 1, pp. 95, 2011 (in Thai).
N. Stoiber and B. Kromoser, “Topology optimization in concrete construction: a systematic review on numerical and experimental investigations,” Structural and Multidisciplinary Optimization, pp. 1–25, 2021.
F. Gomez, B. F. Spencer Jr, and J. Carrion, “Topology optimization of buildings subjected to stochastic wind loads,” Probabilistic Engineering Mechanics, vol. 64, p. 103127, 2021.
G. Vantyghem, W. De Corte, E. Shakour, and O. Amir, “3D printing of a post-tensioned concrete girder designed by topology optimization,” Automation in Construction, vol. 112, p. 103084, 2020.
M. R. Serphos, “Incorporating AM-specific manufacturing constraints into topology optimization,” M.S. thesis, Faculty of Mechanical, Maritime and Materials Engineering, Delft University of Technology, 2014.
S. L. Vatanabe, T. N. Lippi, C. R. de Lima, G. H. Paulino, and E. C. Silva, “Topology optimization with manufacturing constraints: A unified projection-based approach,” Advances in Engineering Software, vol. 100, pp. 97–112, 2016.
C. E. Paulo, Design of Hydraulic Gates. CRC Press/Balkema, 2014.
Design Manual for Water Resources Development Project. Ministry of Natural Resources and Environment, 2007 (in Thai).
B. Zheng, C.-J. Chang, and H. C. Gea, “Topology optimization with design-dependent pressure loading,” Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 38, no. 6, 2009, Art. no. 535.
C. Dapogny, A. Faure, G. Michailidis, G. Allaire, A. Couvelas, and R. Estevez, “Geometric constraints for shape and topology optimization in architectural design,” Computational Mechanics, vol. 59, no. 6, pp. 933–965, 2017.
J. Oest and E. Lund, “Topology optimization with finite-life fatigue constraints,” Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 56, no. 5, pp. 1045–1059, 2017.