Optimal shells of revolution and main optimizations

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Introduction. Optimization is a criterion, on the ground of which, comparative estimation of possible alternatives and selection of the best decisions is carried out. Cost of a shell, its minimum weight, absence of bending moments and tensile normal stresses, given stress state for acting external load, given bearing capacity when optimal shallowness, maximum external load, minimum weight under limitation on the value of natural frequencies of vibration and maximum displacements, absence of bending moments with taking into account internal pressure, dead weight, and centrifugal forces; maximum of critical force and something else can be criterion of selection of optimal shape of shell of revolution. Methods. The main criteria of optimality for shells of revolution and information sources for the 1970-2019 periods are presented in a paper. It will help to study previous results devoted to using optimizations and to set about further investigation. But there is no single approach to the definition of optimal shell of revolution and obviously will not be, because own optimizations are necessary for every concrete case of loading, or distribution of stresses along the thickness, or under the demands to the ratio of the volume and area of considered shell, or with due regard for different kind of expenses, and other demands. Results. For the first time, 24 criteria of optimality only for shells of revolution were discovered. The names of scientists offered presented criteria of optimality and the 45 references dealing with this question are pointed out. It is shown that principles put in the basis of optimal design and criteria of optimality must be given with the help of language quite naturally for computer. Having used optimi- For citation Krivoshapko S.N. (2019). Optimal shells of revolution and main optimizations. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, 15 (3), 201-209. http://dx.doi.org/ 10.22363/1815-5235-2019-15-3-201-209 zations presented in the paper, designers can choose the criterion for their own design of optimal shell shape. Study of the prerequisites of the structural solutions in building and machine-building, the history of the development and perfecting of technologies of erection of shells of revolution will permit to generalize the experience accumulated by designers and to develop new fundamental solutions. Otherwise, architects, structural engineers, and designers will be repeating the achieved solutions in building, architecture, and machine-building.

Sobre autores

Sergey Krivoshapko

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Autor responsável pela correspondência
Email: krivoshapko-sn@rudn.ru

DSc, Professor, Department of Civil Engineering

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation

Bibliografia

  1. Noor A.K. (1990). Bibliography of books and surveys on shells. AMR, 43(9), 223-234.
  2. Zarutzkiy V.A., Sivak V.F. (1999). Experimental investigations of dynamic of shells of revolution. Prikl. Meh. (Kiev), 35(3), 3-11 (In Russ.)
  3. Krivoshapko S.N., Mamieva I.A. (2012). Analiticheskie poverhnosti v arhitekture zdaniy, konstruktziy i izdeliy [Analytical Surfaces in Architecture of Buildings, Structures, and Products]. Moscow: LIBROCOM Publ. (In Russ.)
  4. Prabhavati P., Vankudre S.B., Varur Veeresh. (2014). Optimization of RCC Dome. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 3(6), 1515-1519.
  5. Stadler W., Krishnan V. (March 1989). Natural structural shapes for shells of revolution in the membrane theory of shells. Structural Optimization, 1(1), 19-27.
  6. Abramov N.I., Aleksandrov V.T. (1989). On using mathematical methods of optimization in designing. Stroit. Meh. i Raschet Soor., (4), 40-41. (In Russ.)
  7. Furunjiev R.I., Guglya V.A., Furunjiev R.I. (1987). SAPR ili kak EVM pomogaet konstruktoru [System of automated design or the help of computer to designer]. Minsk: Vysheishaya shkola Publ. (In Russ.)
  8. Mihailenko V.E., Obuhova V.S., Podgorniy A.L. (1972). Formoobrazovanie obolochek v architekture [Shell Forming in Architecture]. Kiev. (In Russ.)
  9. Krivoshapko S.N., Emel’yanova Yu.V. (2006). On a problem of surface of revolution with geometrically optimal rise. Montazh. i Spetz. Raboty v Stroit., 2, 11-14. (In Russ.)
  10. Kreychman M.M. (1982). Research of stress-strain state of shells of nodoid type loaded by non-axisymmetrical load quickly changing. Kazan: Kazan. un-t. (In Russ.)
  11. Gorodov G.F., Gagarin Yu.A., Mitenkov F.M., Pichkov S.N. (2000). The application of nodoid and unduloid shells for the design of atomic installations. Prikl. Probl. Prochnosti i Plastichnosti, (61), 61-63 (In Russ.)
  12. Krivoshapko S.N. (1998). Drop-shaped, catenoidal and pseudo-spherical shells. Mont. i Spetz. Raboty v Stroitelstve, (11-12), 28-32. (In Russ.)
  13. Alehin V.V. (1979). Construction of equal strength shells of revolution. Mat. Modeli i Vychisl. Metody Meh. Sploshn. Sredy, 77-84. (In Russ.)
  14. Annaberdyev E. (1971). On one method of determination of the single surface of revolution passing through two given circles. Kibernetika Grafiki i Prikl. Geom. Poverhnostey, VIII(231), 47-48. (In Russ.)
  15. Stolyarchuk V.A. (1977). The determination of form of certain class of shells of revolution of minimal weight loaded by inner uniform pressure. Prikl. Problemy Prochnosti i Plastichnosti, (7), 104-108 (In Russ.)
  16. Stroud W.J. (February 1971). Minimum-mass isotropic shells of revolution subjected to uniform pressure and axial load (Report No. NASA TN D-6121). NASA Langley Research Center Hampton.
  17. Stupishin L., Nikitin K., Kolesnikov A., Altuhov F. (2017). Optimal design of shells with step-function distribution of thickness. International Journal of Optimization in Civil Engineering, 7(2), 231-240. Retrieved from http:// ijoce.iust.ac.ir/article-1-295-en.html
  18. Kosmodemianskiy A.S., Tataranova O.P. (1981). Natural vibrations of complex shell system. Dokl. AN USSR, 5, 50-53. (In Russ.)
  19. Serra M. (2010). Design of Membrane Shells of Revolution with Optimal Stiffness. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 38(4), 403-416.
  20. Malakhov V.G. (2003). Optimization of Shells of Revolution (Dis. kand. fiz.-mat. nauk). Kazan: IMM KazNTz RAN. (In Russ.)
  21. Kruzelecki J. (1979). Pewne problemy ksztaltowania powlok osiowo-symetrycznych w stanie blonowym. Mechanica teoretyczna i stosowana, 17(1), 75-92. (In Polish.)
  22. Farshad M. (1977). On the shape of momentless tensionless masonry domes. Build. and Environ., 12(2), 81-85.
  23. Banichuk N.V., Ivanova S.Yu., Makeev E.B., Sinitzin A.V. (2005). Some problems of optimal design of shells with paying attention to accumulation of damages. Problemy Prochnosti i Plastichnosti, 67, 46-59. (In Russ.)
  24. Dehtyar A.S. (1975). The optimal shell of revolution. Stroit. Meh. i Raschet Soor., (2), 11-15. (In Russ.)
  25. Stupishin L.Yu. (1993). Investigation of optimal forms of shallow shells of revolution with the help of the principle of maximum of L.S. Pontryagin. Kursk: KPI Publ. (In Russ.)
  26. Gmirach K.M., Kozlov A.V., Proskurov R.A. (2017). Selection of optimal parameters of elliptical reinforced concrete shell of revolution. International Research Journal, (2-56-3), 100-104. (In Russ.)
  27. Polivanov А.А. (2009). Calculation of optimal geometrical characteristics of shell structures under static loading. Sovremennie Problemy Nauki i Obrazovaniya, (6-3). Retrieved from http://www.science-education.ru/ru/ article/view?id=1442. (In Russ.)
  28. Toropov V.V. (1979). Weight optimization of combined shells of revolution on condition of strength, rigidity, and stability. Prikl. Problemi Prochnosti i Plastichnosti: Vses. Mezhvuz. Sb., 13, 122-127. (In Russ.)
  29. Malakhov V.G. (1999). Search of optimal thickness of non-thin shell of revolution. Mehanika obolochek i plastin: sb. dokl. XIX Mezhd. konf. po teorii obolochek i plastin, 135-140. (In Russ.)
  30. Diallo Boubacar, Ellyin Fernand. (February 1983). Optimization of connecting shell. Journal of Engineering Mechanics, 109(1). https://doi.org/10.1061/(ASCE)07339399(1983)109:1(111)
  31. Krivoshapko S.N. (2005). Model surfaces of connecting fragments of two pipe lines. Montazhn. i spetz. raboty v stroitelstve, (10), 25-29. (In Russ.)
  32. Mota Soares C.M., Mota Soares C.A., Barbosa J. Infante. (1992). Sensitivity analysis and optimal design of thin shells of revolution. 4th AIAA/USAF/NASA/OAI Symp. Multidiscip. Anal. and Optimiz., Cleveland, Ohio, Sept. 21- 23, 1992: Collect. Techn. Pap., (2), 701-709.
  33. Belikov G.I., Tarasov A.A. (1982). Optimization of geometrical parameters of hyperbolic cooling towers when natural vibration. Stroit. Meh. i Raschet Soor., (4), 12-15. (In Russ.)
  34. Belikov G.I. (2012). Optimization of topology of a hyperboloid of rotation on condition of strength and rigidity. Vestnik VolgGASU. Ser. Stroitelstvo i Arhitektura, (29), 110-114. (In Russ.)
  35. Ermolaev N.V. (1984). Compound shells of revolution of minimal mass with limitation for natural frequencies, stresses, and displacements (Dis. kand. tekh. nauk). Gorkiy. (In Russ.)
  36. Blachut J. (1987). Optimal barrel-shaped shells under buckling constraints. AIAA Journal, 25(1), 186-188.
  37. Krivoshapko S.N., Ivanov V.N. (2018). Catenoidal shells. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitel’stvo, (12), 7-13. (In Russ.)
  38. Nick B. (2017). Search for dome. 3D Warehouse. Trimble Inc., The Netherlands.
  39. Ram Ranjan Sahu, Pramod Kumar Gupta. (2015). Blast Diffusion by Different Shapes of Domes. Defense Science Journal, 65(1), 77-82.
  40. Skladnev N.N., Zhukovskiy E.Z. Sharshukova L.M. (1989). Optimization of shells on a base of system analysis and numerical methods. Stroit. Meh. i Raschet Soor., (1), 9-13. (In Russ.)
  41. Al-Khattab Salim Abdul-Razzak. (2005). Optimization of shells of revolution from materials having different mechanical characteristics for tension and pressure (Dis. kand. tekh. nauk). Moscow. (In Russ.)
  42. Obraztzov I.F., Vasil’ev V.V., Bunakov V.A. (1977). Optimal’noe armirovanie obolochek vrascheeniya iz kompozitzionnih materialov [Optimal Reinforcement of Shells of Revolution from Composite Materials]. Moscow: Mashinostroenie Publ. (In Russ.)
  43. Karpov Ya.S., Gagauz P.M. (2010). Proektirovanie obolochek vrascheeniya iz kompozitzionnih materialov [Designing of Shells of Revolution from Composite Materials]. Kharkov: Natz. aero-kosm. un-t “Kharkov. aviatz. in-t”. (In Russ.)
  44. Elsayed Fathallah. (May 2019). Finite element modelling and multi-objective optimization of composite submarine pressure hull subjected to hydrostatic pressure. Materials Science Forum, 953, 53-58. doi: 10.4028/www. scientific.net/MSF.953.53
  45. Kanak Kalita, Tanmoy Mukhopadhyay, Partha Dey, Salil Haldar. (May 2019). Genetic programming assisted multi-scale optimization for multi-objective dynamic performance of laminated composites: the advantage of more elementarylevel analyses. Neural Computing and Applications.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».