Buckling analysis and shape optimization of variable thickness prismatic and axisymmetric plates and shells

Abstract

ÖZET PRİZMATİK VE AKSIMETRIK PLAK VE KABUK YAPILARIN BURKULMA ANALİZİ VE OPTİMUM TASARIMI KOLCU, Filiz Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Müh. Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mustafa ÖZAKÇA July 2000, 78 sayfa Bu tez, pirizmatik ve aksimetrik plak ve kabuk yapıların burkulma analizleri ve optimizasyonu için güvenilir ve verimli bir bilgisayar programı geliştirilmesini kapsamaktadır. Mindlin-Reissner kabuk teorisine bağlı sonlu şeritler metodu ve sonlu elemanlar metodu kullanılarak burkulma yükü hesaplanmıştır. Sonlu şeritler ve sonlu elemanlar metotları, kübik eğrilerle geometri tanımlama, ağ üretimi, hassasiyet analizi ve matematik programlama metotlarını birleştiren otomatik analiz ve optimizasyon tekniği uygulanmaktadır. Kullanılan analiz ve optimizasyon tekniklerinin geçerliliği çeşitli örneklerle gösterilmiştir. Anahtar kelimeler: Burkulma analizi, Prizmatik plak, Aksimetrik kabuk, Şekil optimizasyonu, Sonlu şeritler metodu, Sonlu elemanlar metodu. iv

ABSTRACT BUCKLING ANALYSIS AND SHAPE OPTIMIZATION OF VARIABLE THICKNESS PRISMATIC PLATES AND AXISYMMETRIC SHELLS KOLCU, Filiz M. S. in Civil Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mustafa ÖZAKÇA July 2000, 78 pages This thesis deals with the development of reliable and efficient computational tools to analyze and find optimum shapes of prismatic and axisymmetric plates and shells in buckling situations. The analysis is carried out using variable thickness finite strips and finite elements to determine the critical buckling load based on Mindlin-Reissner assumptions which allow for transverse shear deformation effects. An automated analysis and optimization procedure is adopted which integrates structural analysis by the finite strips and finite elements methods, parametric cubic spline, geometry definition, automatic mesh generation, sensitivity analysis and mathematical programming. The validation of the analysis and optimization methods is also shown by means of several examples of application. Key words: Buckling analysis, Prismatic plates, Axisymmetric shells, Shape optimization, Finite strip method, Finite element method. in