Applying topology optimization under fatigue loading

Abstract

Bu çalışmada yorulma yükleri altında topoloji optimizasyonu yapabilen bir algoritma geliştirilmiştir. Algoritma sonlu elemanlar yöntemi kullanan ANSYS paket programında geliştirilmiştir.Topoloji optimizasyonu; mekanik parçanın hacmini mümkün olan en az değere düşürürken, maksimum doğal frekans veya minimum uyum için en iyi malzeme dağılımını elde etmede kullanılır.Gerçekte makine parçaları tekrarlı ya da dalgalanan gerilimler altında çalışmaktadır. Bu nedenle tasarımın gerçeğe uygun olarak simüle edilebilmesi için yorulma yükleri altında olması gerekir.Literatürde, yorulma yükleri altında topoloji optimizasyonu içeren çalışma sayısı sınırlıdır. Statik yüklemeler için daha önce geliştirilen topoloji optimizasyonu bu tezde yorulma yükleri için adapte edilmiştir. Literatürde yer alan çalışmaların sonuçlarıyla bu çalışmada yer alan sonuçlar kıyaslanmıştır. Aynı zamanda sabit yüklemeli parçaların sonuçlarıyla dinamik yüklemeli parçaların sonuçları da kıyaslanmıştır.

In this study, an algorithm is developed for topology optimization under fatigue loading conditions. This algorithm is developed under the finite element analysis software ANSYS.Topology optimization is used to obtain the best material distribution for getting the maximum natural frequency or minimum compliance while decreasing volume of a mechanical part to possible minimum value.In fact machine parts are operated under the action of repeated or fluctuating stresses. Hence, the design must be under fatigue loadings for correctly simulating the real cases.Number of studies containing topology optimization according to fatigue loading is limited in literature. Previously developed topology optimization algorithm for static loadings is adapted to fatigue loading in this thesis. The case studies in the literature are compared with results of this study also the statically loaded cases are compared with fatigue loaded cases.