Αυτοματοποιημένη ανάλυση παραμετροποιημένων επιφανειακών φορέων

Λιβανού, Τάνια; Livanou, Tania

dc.contributor.author	Λιβανού, Τάνια	el
dc.contributor.author	Livanou, Tania	en
dc.date.accessioned	2022-05-20T08:24:20Z
dc.date.available	2022-05-20T08:24:20Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55176
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22874
dc.rights	Default License
dc.subject	Παραμετρική ανάλυση	el
dc.subject	Επιφάνειες	el
dc.subject	Ελεύθερη γεωμετρία	el
dc.subject	Κελύφη	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Dynamo	en
dc.subject	Parametric design	en
dc.subject	Free form surfaces	en
dc.subject	Shells	en
dc.subject	Surfaces	en
dc.title	Αυτοματοποιημένη ανάλυση παραμετροποιημένων επιφανειακών φορέων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-11-05
heal.abstract	Στον τομέα των κατασκευών έχει καθοριστική σημασία η ποιότητα, η αντοχή, η στατικότητα, η ασφάλεια καθώς και το κόστος της ίδιας της κατασκευής. Δεν αρκούν όμως μόνο αυτά. Αλληλένδετη σχέση με τα προαναφερθέντα έχει και η αισθητική του έργου, δηλαδή το σχέδιο και η οπτική πλευρά. Λόγω των εκθετικά αυξανόμενων αναγκών για πολύπλοκα σχέδια, άρα και γεωμετρίες, εντοπίζεται εκτενής χρήση των επιφανειών ελεύθερης μορφής, παρέχοντας όλο και περισσότερες δυνατότητες και ελευθερίες στο σχεδιαστή. Οι λεπτότοιχες επιφάνειες ελεύθερης μορφής αποτέλεσαν το επόμενο, πιο εξελιγμένο, στοιχείο των μαθηματικά ορισμένων κελυφών. Άμεση σύνδεση με την ανάπτυξη των επιφανειών ελεύθερης μορφής έχει ο παραμετρικός σχεδιασμός και οι ασταμάτητα αυξανόμενες δυνατότητες που παρέχονται από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Έτσι, ο χρήστης απέκτησε την ικανότητα ελέγχου και τροποποίησης της γεωμετρίας με σχετικά μεγάλη ευκολία. Το πλεονέκτημα αυτών των επιφανειών ελεύθερης μορφής είναι ότι μπορούν να καλύπτουν μεγάλες επιφάνειες χωρίς ενδιάμεσες στηρίξεις. Από την άλλη όμως, οι προκλήσεις που προκύπτουν στη συγκεκριμένη περίπτωση άπτονται της δυσκολίας διακριτοποίησής τους με τη χρήση απλών εμπορικών προγραμμάτων, όπως το ADINA ή το Abaqus. Πιο συγκεκριμένα, είναι πιθανό να βρεθεί τρόπος να πραγματοποιηθεί τριγωνική διακριτοποίηση σε ορισμένες γεωμετρίες με τη χρήση του Dynamo σε συνδυασμό με το πρόγραμμα Robot Structural Analysis. Με αυτόν τον τρόπο όμως, περιορίζεται η ανάλυση στη χρήση τριγωνικών στοιχείων κελύφους. Ωστόσο, αυτό εμποδίζει την υπολογιστική απόδοση του σταδίου ανάλυσης καθώς τα τυπικά τετραπλευρικά στοιχεία παρέχουν ταχύτερους ρυθμούς σύγκλισης. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων, χρησιμοποιήθηκε ένα περιβάλλον γραφικού προγραμματισμού, το Dynamo όπου καταστρώθηκε αλγόριθμος για την παραγωγή διακριτοποίησης τετραπλευρικών στοιχείων. Για την ανάλυση διαμορφώθηκε κώδικας πεπερασμένων στοιχείων όπου χρησιμοποιεί το στοιχείο κελύφους MITC4+. Επιπλέον, διαμορφώθηκε κώδικας Matlab για τον υπολογισμό των εξισώσεων της Μεμβρανική θεωρία συμμετρικών κελυφών με συμμετρική φόρτιση. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν για λόγους επαλήθευσης των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από το στοιχείο MITC4+. Με αυτόν τον τρόπο γίνεται έλεγχος της συμβατότητας του προγράμματος με τη θεωρία. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αναλύσεις για ποικίλο αριθμό στοιχείων ανά πλευρά και για διαφορετικά πάχη.	el
heal.abstract	In the field of construction, the quality, durability, statics, safety, and the cost of the building itself are of vital importance. But just the above are not enough. The aesthetic of the work, which means the design and the visual aspect, are interrelated with the other mentioned qualities. Due to the exponentially growing needs for complex designs, and therefore geometries, extensive use of free-form surfaces is being identified, providing a lot of freedom to the designers. Thin free-form surfaces were the next more advanced element of mathematically defined shells. The development of parametric design and the ever-increasing capabilities of computer science are vitally connected with the development of free-form surfaces and their application in large scale construction. As a result, the user obtains the ability to control and modify relatively easy the geometry of the structure. The undeniable advantage of free-form shells is their ability to cover a large surface without the need of intermediate supports. On the other hand, the challenges that arise in order to analyze these surfaces are related to the difficulty in discretization while using commercial programs, such as ADINA and Abaqus. More specifically, it is possible to find a way to perform triangular discretization for some geometries, using Dynamo and Robot Structural Analysis. This however limits the analysis stage into employing triangular shell elements. However, this hinders the computational efficiency of the analysis stage as typically quadratic elements provide faster convergence rates. To achieve the above, a visual programming language for Revit was used, called Dynamo, where an algorithm was developed to generate discretized quadrilateral elements. For the analysis of the surfaces a new finite element program had to be created using MITC4+ shells. A Matlab script was created to solve the equilibrium equations of the Membrane theory of symmetrical shells with symmetric loading. The results were used for verification purposes vis-à-vis the results obtained from the MITC4+ element. In this way the compatibility of the program with the theory is being checked. Finally, parametric analyses were performed for different number of elements per side and for a variety of thicknesses.	en
heal.advisorName	Τριανταφύλλου, Σάββας	el
heal.committeeMemberName	Γαντές, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Λαγαρός, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	105 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false