TY  - THES
A1  - Kavrakov, Igor
T1  - Structural Optimization of Composite Cross-Sections and Elements using Energy Methods
N2  - Structural optimization has gained considerable attention in the design of structural engineering structures, especially in the preliminary phase.
This study introduces an unconventional approach for structural optimization by utilizing the Energy method with Integral Material Behavior (EIM), based on the Lagrange’s principle of minimum potential energy. An automated two-level optimization search process is proposed, which integrates the EIM, as an alternative method for nonlinear
structural analysis, and the bilevel optimization. The proposed procedure secures the equilibrium through minimizing the potential energy on one level, and on a higher level, a design objective function. For this, the most robust strategy of bilevel optimization, the nested method is used. The function of the potential energy is investigated along with its instabilities for physical nonlinear analysis through principle examples, by which the advantages and limitations using this method are reviewed. Furthermore, optimization algorithms are discussed.
A numerical fully functional code is developed for nonlinear cross section,
element and 2D frame analysis, utilizing different finite elements and is verified
against existing EIM programs. As a proof of concept, the method is applied on selected
examples using this code on cross section and element level. For the former one a
comparison is made with standard procedure, by employing the equilibrium equations
within the constrains. The validation of the element level was proven by a theoretical
solution of an arch bridge and finally, a truss bridge is optimized. Most of the
principle examples are chosen to be adequate for the everyday engineering practice, to
demonstrate the effectiveness of the proposed method.
This study implies that with further development, this method could become just as
competitive as the conventional structural optimization techniques using the Finite
Element Method.
KW  - Strukturoptimierung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20190815-39593
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Nikulla, Susanne
T1  - Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Eisenbahnbrücken bei wechselnden Umweltbedingungen
N2  - Im Zuge des Ausbaus von Eisenbahnstrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr muss sichergestellt werden, dass keine Resonanz zwischen den periodisch einwirkenden Radlasten und den Brückeneigenfrequenzen entsteht. Bei der Untersuchung einzelner Bauwerke wurden teilweise recht große Schwankungen des dynamischen Verhaltens im Verlauf der Jahreszeiten festgestellt. Um diese Beobachtungen zu präzisieren, wurden an zwei ausgewählten Walzträger-in-Beton-Brücken über den Zeitraum von 15 Monaten Beschleunigungsmessungen durchgeführt. Die gewonnenen Daten wurden mit der Stochastic Subspace Methode, die im ersten Teil der Arbeit näher erläutert wird, ausgewertet. Es konnte für alle Eigenmoden ein Absinken der Eigenfrequenz bei steigender Temperatur beobachtet werden. Um die Ursachen hierfür genauer zu untersuchen, wurde für eine der beiden Brücken ein Finite-Elemente-Modell mit dem Programm SLang erstellt. Mittels einer Sensitivitätsanalyse wurden die für das Schwingverhalten maßgebenden Systemeigenschaften identifiziert. Die anschließend durchgeführte Strukturoptimierung unter Nutzung des genetischen Algorithmus sowie des adaptiven Antwortflächenverfahrens konnte die Temperaturabhängigkeit einzelner Materialparameter aufzeigen, die zumindest eine Ursache für Schwankungen der Eigenfrequenzen darstellen.
KW  - Dynamik
KW  - Systemidentifikation
KW  - Beschleunigungsmessung
KW  - Strukturoptimierung
KW  - Modalanalyse
KW  - Lufttemperatur
KW  - Zustandsraummodell
KW  - Stochastic Subspace Identification
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20081020-14324
ER  -