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丹麦团队利用HyperWorks证明拓扑优化对混凝土建筑结构价值

作者:Simwe    来源:Altair    发布时间:2014-04-10    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

项目介绍

丹麦的奥胡斯建筑学院过去一直对拓扑优化技术在混凝土建筑结构中的应 用潜力以及它在混凝土浇铸聚苯乙烯模板的机械制造中的应用非常关注,基于 仿真的拓扑优化技术已经在汽车、航空和造船工业广泛使用。现在将拓扑优化 技术用于混凝土建筑结构,并将该技术与用于混凝土浇筑的聚苯乙烯模板的机 械化制造相耦合。Unikabeton Prototype 项目结合了学术和工业团队,由项目 经理工程师 Per Dombernowsky  和 Asbjørn  Søndergaard  领导,Asbjørn Søndergaard 负责项目设计和优化方面。

Unikabeton(独特的混凝土结构),这一项目由丹麦建筑界最大的 8 家机 构和企业通力合作,共同开发一系列的优化实验,以便得到全尺寸混凝土结构的设计和优化方法。

挑战:思维的改变

计算机优化工具的使用对于建筑领域来说是陌生领域。Søndergaard 认为 造成这种现象的主要原因是“建筑领域的保守思想阻碍了将 CAE 作为结构设计 的工具”,不愿意将设计控制权交给优化软件。

Unikabeton 项目将是建筑设计中第一个使用拓扑优化的学术研究项目。由 于混凝土制造而产生的二氧化碳排放量占全球排放总量的 5%,该团队的实验 结果将意义深远。

解决方案:一体化的建模和优化方案

该团队选择 Altair HyperWorks 进行优化实验。经过在线调研和问题解答,他们认识到 HyperWorks 软件包中OptiStruct 的价值。

“带有 OptiStruct 的 HyperWorks 软件包能够整合有限元建模和优化,”Søndergaard 说道,“因此,学习和培训 可以在同一个软件平台进行。此外,Altair 令人印象深刻的优化案例以及灵活的扩展方式极大的增强了项目经理的信心,他们最初对于大规模拓扑优化的可行性还持有怀疑态度。”

该团队首先进行结构分析并在数字化制造流程中进行小规模仿真,与一系列常规的预制和现浇混凝土构件进行比 较。分析表明,在满足规范的构造要求下,优化过的结构材料使用减少了 60%-70%。同时还发现了新的美学,比如 从最终设计中可以看到结构荷载的传递。

完成对混凝土构件的初步工作后,团队打算优化一块非均匀双曲混凝土板,这块板由地基上三根不对称放置的混 凝土支柱支撑。原型结构的大小为 12x6x3.3 米。

 
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