Thiết kế tối ưu áo đường mềm

Thiết kế tối ưu áo đường mềm

Bài tập tin học thiết kế tối u Bài toán: Thiết kế tối u kết cấu áo đờng mềm

I Nhiệm vụ

Thiết kế tối u kết cấu áo đờng mềm, kết quả chạy chơng trình cho biết kích thớc tối u (chiều dày của các lớp kết cấu) với giá thành xây dựng rẻ nhất mà vẫn đảm bảo

đ-ợc yêu cầu chịu lực

II Phơng pháp giải bài toán

Sử dụng phơng pháp “ Thử nghiệm ngẫu nhiên “ của lý thuyết thiết kế tối u để

giải bài toán

III Tổ chức chơng trình để giải bài toán

1 Xác định mục tiêu của bài toán

- Giá thành xây dựng kết cấu áo đờng nhỏ nhất: GTmin

- Lập hàm mục tiêu:

GTmin = h1.B.đơn giá xây dựng lớp mặt + h2.B.đơn giá xây dựng lớp móng trên +

h3.B.đơn giá xây dựng móng dới

B: Bề rộng mặt đờng

2 Sơ đồ tính toán

3 Số liệu đầu vào

3.1 Tải trọng thiết kế:

- Lu lợng xe tính toán Ntt

qđ và mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc;

- Đờng kính vệt bánh xe tính toán: D;

- áp suất bánh hơi tính toán: P

3.2 Số liệu về vật liệu và nền đất:

- Lớp mặt BTN: h1, E1võng, E1uốn, E1trợt, c1, Ru;

- Lớp móng trên: h2, E2;

- Lớp móng dới: h3, E3, c,  ;

- Nền đất: Eo, co, o

3.3 Đơn giá xây dựng các lớp kết cấu:

- Đơn giá xây dựng lớp mặt BTN;

- Đơn giá xây dựng lớp móng trên;

- Đơn giá xây dựng lớp móng dới

3.4 Giới hạn các tham số:

STT h 1 (m) h 2 (m) h 3 (m)

4 Điều kiện ràng buộc

- Độ lún đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng: E ch E yc;

- ứng suất uốn phát sinh ở đáy lớp mặt BTN nhằm khống chế không cho phép nứt tại lớp đó: u R u;

- ứng suất cắt ở trong nền đất và ứng suất gây trợt ở lớp BTN:   [  ]

5 Kết quả tính toán của bài toán

- Chiều dày lớp BTN: h1;

- Chiều dày lớp móng trên: h2;

- Chiều dày lớp móng dới: h3

Các chiều dày này tơng ứng với giá thành xây dựng 1m dài tuyến với bề rộng B mặt đờng là nhỏ nhất

6 Các công thức sử dụng trong quá trình tính toán

6.1 Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp:

3 3 / 1 3

1

1

1

















k

t k E

E tb

Trong đó:

3

2

h

h

k  ,

3

2

E

E

t  , h tb1 h2 h3

3 3 / 1 1

1

1

















k

t k E

E tb tb

Trong đó:

1

1

tb h

h

k  ,

1

1

tb E

E

t  , h tb h1 h tb1

Tổng chiều dày kết cấu: H  h tb

6.2 Xác định mô đun đàn hồi chung của mặt đờng

tb

tt

) (

D

H f

















tb

o ch

E

E D

H f

tb

6.3 Xác định ứng suất cắt hoạt động trong nền đất

















o

tt tb t

E

E D

H f

p

k t

 , av fo,H

   ax  av

6.4 Xác định ứng suất cắt cho phép của nền đất

o

c

k '.

] [  

t K m n

K K

.

.



Trong đó:

n: Hệ số vợt tải;

m: Hệ số xét tới điều kiện tiếp xúc của các lớp kết cấu;

K1: Hệ số xét tới sự giảm khả năng chống cắt dới tác dụng của tải trọng trùng phục;

K2: Hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu;

co: Lực dính của nền đất

6.5 Xác định ứng suất kéo khi uốn của lớp mặt BTN:

- Xác định mô đun đàn hồi chung trên mặt lớp móng trên:

1

. tb

tt

) (

D

H f





















tb

uon tb ch

E

E D

h f k

1

1 1

tt tb ch

- Xác định ứng suất kéo uốn:















1

1

1,

ch

uon u

E

E D

h f



 u 1 , 15 p u

6.6 Xác định ứng suất gây trợt và chống trợt của lớp BTN:

- Xác định ứng suất gây trợt:















1

1

,

ch

truot truot

E

E D

H f k

p

k truot.



 

- Xác định ứng suất chống trợt:

1

'.

]

Trong đó: c1 là lực dính của lớp mặt BTN

7 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình

- Chơng trình đợc lập trên ngôn ngữ lập trình TURPO PASCAL 7.0

- Đây là ngôn ngữ lập trình thông dụng, đơn giản, dễ viết câu lệnh

8 Sơ đồ thuật toán giải bài toán

Vào số liệu;

GTmin, SL, i

Begin

irc( i )

sai

đúng

sai

đúng

sai

đúng

9 Tổ chức chơng trình để giải bài toán

Phần 1: Giới thiệu;

Phần 2: Chơng trình con nhập số liệu;

Phần 3: Các chơng trình con phục vụ tính toán;

Phần 4: Chơng trình con tạo hàm ngẫu nhiên;

Phần 5: Thân chơng trình chính:

- Lời gọi các chơng trình con;

- Kiểm tra điều kiện ràng buộc;

- Tính toán hàm mục tiêu;

- Xác định các tham số tối u;

- In kết quả ra màn hình

Sơ đồ khối của chơng trình

Hàm ngẫu nhiên

GT

GT < GTmin

GT min := GT

h 01 :=h 1 , h 02 :=h 2 , h 03 :=h 3

i=SL

end

In kết quả

Giới thiệu

Ch¬ng tr×nh

chÝnh

NhËp sè liÖu

TÝnh to¸n

In kÕt qu¶

Lêi gäi c¸c ch¬ng tr×nh con

KiÓm tra ®iÒu kiÖn rµng buéc

TÝnh to¸n hµm môc tiªu

X¸c ®inh th«ng

sè tèi u

Bài toán: Nguyên lý phát minh, sáng chế

Đề bài: Anh (Chị) hãy tìm một máy bất kỳ và nêu đủ 7 qui tắc sáng chế áp dụng cho

chế tạo máy đó và nghĩ ra qui tắc sáng chế thứ 8 để cải tiến

Bài làm

Em chọn xe máy vẫn sử dụng làm phơng tiện đi lại hàng ngày Nêu lên 7 qui tắc sáng chế đợc áp dụng để chế tạo nh sau:

1 Qui tắc đổi chiều hoạt động: Biến chuyển dộng thẳng thành chuyển động

quay tròn : Chuyển động thẳng của Pittông - chuyển động quay của tay biên;

2 Qui tắc tăng nhanh hoặc giảm bớt tốc độ vận hành: Bộ số của động cơ;

3 Qui tắc đa chức năng: Động cơ - bộ cấp điện - bộ chia điện - Supap;

4 Qui tắc dự phòng, tình huống: Bộ đề điện khởi động - Cần khởi động;

5 Qui tắc tiết kiệm, minimum hoá: bộ chế hoà khí - cấu tạo diclơ

6 Sử dụng nhiều loại vật liệu vào nhiều bộ phận tuỳ theo chức năng độ bền của mỗi bộ phận: Khung xe, yếm xe, lốp xe, ;

7 Sử dụng khớp cầu thay cho khớp phẳng: Gơng chiếu hậu

8 áp dụng nguồn năng lợng mới: Sử dụng nguồn năng lợng mặt trời bằng

cách: gắn lên toàn bộ yếm xe một loại pin siêu mỏng có thể hấp thụ năng lợng mặt trời,

từ đó tạo ra năng lợng cho xe chạy