Development of material structure design method combining evolutionary algorithms and finite elements. Application for the optimisation of bio-inspired nano-composite fibres.

Σιμάτος, Παναγιώτης; Simatos, Panagiotis

dc.contributor.author	Σιμάτος, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Simatos, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2014-12-09T11:05:47Z
dc.date.available	2014-12-09T11:05:47Z
dc.date.issued	2014-12-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39882
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6618
dc.rights	Default License
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Εξελικτικοί αλγόριθμοι	el
dc.subject	Βιοϋλικά	el
dc.subject	Νανο-σύνθετα	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	Evolutionary algorithms	en
dc.subject	EASY	en
dc.subject	Bio-materials	en
dc.subject	Nano-composite	en
dc.subject	FEM	en
dc.title	Development of material structure design method combining evolutionary algorithms and finite elements. Application for the optimisation of bio-inspired nano-composite fibres.	en
dc.title	Ανάπτυξη μεθόδου σχεδιασμού δομής υλικού που συνδυάζει εξελικτικούς αλγορίθμους με τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων. Εφαρμογή στη βελτιστοποίηση βιο-εμπνευσμένων νανο-συνθέτων ινών.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βελτιστοποίηση	el
heal.classification	Optimisation	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-10-16
heal.abstract	Inspired by the advanced mechanical properties of spider silk, the purpose of this diploma thesis is the optimisation of the structure of a novel, light weight, strong, bio-inspired material for automotive use. Certain spider dragline silks have an extraordinary combination of mechanical properties such as high strength, ductility and toughness, which outperform some of the best man-made materials in term of their mechanical properties. The structure of spider silk has been found to be a composite of two different phases, the stiff crystal and the amorphous phase which provides the extensibility of the fibre. The approach of this diploma thesis is to model the new materials using discrete building blocks that describe the different phases of the material. These building blocks co-operate in order to achieve a global result which surpasses the properties of each separate component. Using Evolutionary Algorithms as the optimisation method combined with an FEM tool as the evaluation method, the target is to demonstrate a design method where the internal layout of a material is automatically optimised for given target properties (high stiffness, high toughness, minimum material cost). Additionally, based on the optimisation findings, the direction for designing an ultimate virtual material may be defined, with ideal sub-component behaviour and interaction.	en
heal.abstract	Εμπνευσμένοι από τις προηγμένες μηχανικές ιδιότητες του μεταξιού της αράχνης, σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η βελτιστοποίηση της δομής ενός καινοτόμου, ελαφρύ, ανθεκτικού, βιο-εμπνευσμένου υλικού για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία. Ορισμένα dragline μετάξια του ιστού της αράχνης παρουσιάζουν εξαιρετικό συνδυασμό των μηχανικών ιδιοτήτων, όπως υψηλή αντοχή, ολκιμότητα και δυσθραυστότητα, που ξεπερνούν μερικά από τα καλύτερα βιομηχανικά υλικά. Η δομή του μεταξιού της αράχνης έχει διαπιστωθεί ως σύνθετο δύο διαφορετικών μερών, του δύσκαμπτου κρυσταλλικού και του αμόρφου το οποίο παρέχει την εκτασιμότητα της ίνας. Η προσέγγιση αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση των νέων υλικών χρησιμοποιώντας διακριτά δομικά στοιχεία για την περιγραφή των διαφορετικών φάσεων του υλικού. Αυτά τα δομικά στοιχεία συνεργάζονται ώστε να επιτευχθεί ένα συνολικό αποτέλεσμα που ξεπερνά τις ιδιότητες κάθε συστατικού χωριστά. Χρησιμοποιούνται Εξελικτικοί Αλγόριθμοι ως μέθοδοι βελτιστοποίησης σε συνδυασμό με πεπερασμένα στοιχεία ως μέθοδο αξιολόγησης. Στόχος είναι να υποδειχθεί μία μέθοδος σχεδιασμού, όπου ο εσωτερικός σχεδιασμός του υλικού βελτιστοποιείται αυτόματα για δεδομένα χαρακτηριστικά (υψηλή δυσκαμψία, υψηλή δυσθραυστότητα και ελάχιστο κόστος). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στις εγκαταστάσεις της ΤΟΥΟΤΑ MOTOR EUROPE, στις Βρυξέλλες, κατά την εξάμηνη εκεί παραμονή μου, υπό την εκεί καθοδήγηση του Δρ. Κ. Γκαγκά, Senior Engineer, Dept. R&D Advanced Technology Division 2.	el
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος Χ.	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος Χ.	el
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	111 σ.
heal.fullTextAvailability	true