Optimalno rešenje nosača jednogredne mosne dizalice primenom algoritma Moljca

  • Goran V. Pavlović Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, Katedra za tešku mašinogradnju, Kraljevo, Republika Srbija https://orcid.org/0000-0002-7230-1908
  • Mile M. Savković Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, Katedra za tešku mašinogradnju, Kraljevo, Republika Srbija https://orcid.org/0000-0002-4501-9149
  • Nebojša B. Zdravković Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, Katedra za tešku mašinogradnju, Kraljevo, Republika Srbija https://orcid.org/0000-0001-6387-2816
  • Goran Đ. Marković Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, Katedra za tešku mašinogradnju, Kraljevo, Republika Srbija https://orcid.org/0000-0002-0957-0718
  • Predrag Z. Mladenović Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, Katedra za tešku mašinogradnju, Kraljevo, Republika Srbija https://orcid.org/0000-0002-3315-4642
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg72-51953
Ključne reči: mosna dizalica, zavareni nosač, MKE, optimizacija, metaheuristika

Sažetak


Uvod/cilj: U radu se analizira i optimizira zavareni I-nosač jednogredne mosne dizalice sa U-profilom kao gornjom lamelom. Ovo rešenje obezbeđuje lakšu noseću konstrukciju, tako da je glavni cilj minimiziranje težine glavnog nosača, odnosno površine poprečnog preseka, uz ispunjavanje uslova definisanih nacionalnim standardima i geometrijskim ograničenjima.

Metode: Algoritam Moljca (MFO) izabran je za rešavanje ovog jednociljnog višekriterijumskog zadatka optimizacije primenom MATLAB-a. Takođe, rezultati su verifikovani korišćenjem metode konačnih elemenata (MKE).

Rezultati: Predloženi oblik nosača je opravdan na primerima realnih rešenja jednogrednih mosnih dizalica. U ovom slučaju postižu se značajne uštede u materijalu i bolji rezultati u odnosu na primere iz prethodnog istraživanja.

Zaključak: Predloženi oblik nosača, metodologija, algoritam optimizacije i ostvarene uštede u potpunosti opravdavaju ovo istraživanje. Pored toga, ovaj algoritam omogućava primenu mnogih funkcija ograničenja, pri čemu se u relativno kratkom periodu dobijaju optimalne vrednosti brojnih varijabli. Zbog toga, primenom metoda analitičke optimizacije ne bi bilo moguće naći rešenje za takav inženjerski zadatak.

Reference

Cvijović G.M. & Bošnjak S.M. 2016. Calculation methods' comparative analysis of monorail hoist crane local bending effects. Tehnika, 71(4), pp.563-570 (in Serbian). Available at: https://doi.org/10.5937/tehnika1604563C.

Ellifritt, D.S. & Lue, D.M. 1998. Design of Crane Runway Beam with Channel. Engineering Journal, 35(2), pp.41-49. Available at: https://doi.org/10.62913/engj.v35i2.699.

Gąska, D., Haniszewski, T. & Margielewicz, J. 2017. I-beam girders dimensioning with numerical modelling of local stresses in wheel-supporting flanges. Mechanika, 23(3), pp.347-352. Available at: https://doi.org/10.5755/j01.mech.23.3.14083.

Jármai, K., Barcsák, C. & Marcsák, G.Z. 2021. A Box-Girder Design Using Metaheuristic Algorithms and Mathematical Test Functions for Comparison. Applied Mechanics, 2(4), pp.891-910. Available at: https://doi.org/10.3390/applmech2040052.

Jármai, K., Snyman, J.A., Farkas, J. & Gondos, G. 2003. Optimal design of a welded I-section frame using four conceptually different optimization algorithms. Structural and Multidisciplinary Optimization, 25, pp.54-61. Available at: https://doi.org/10.1007/s00158-002-0272-5.

Ky, V.S., Lenwari, A. & Thepchatri, T. 2014. Optimum Design of Steel Structures in Accordance with AISC 2010 Specification Using Heuristic Algorithm. Engineering Journal, 19(4), pp.71-82. Available at: https://doi.org/10.4186/ej.2015.19.4.71.

Mela, K. & Heinisuo, M. 2014. Weight and cost high strength steel beams. Engineering Structures, 79, pp.354-364. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.08.028.

Mirjalili, S. 2015. Moth-flame optimization algorithm: A novel nature-inspired heuristic paradigm. Knowledge-Based Systems, 89, pp.228-249. Available at: https://doi.org/10.1016/j.knosys.2015.07.006.

Molnár, D., Blatnický, M. & Dižo, J. 2022. Comparison of Analytical and Numerical Approach in Bridge Crane Solution. Manufacturing Technology, 22(2), pp.192-199. Available at: https://doi.org/10.21062/mft.2022.018.

Ostrić, D.Z. & Tošić, S.B. 2005. Dizalice. Belgrade: University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering (in Serbian). ISBN: 978-86-7083-520-7.

Pavlović, G., Jerman, B., Savković, M., Zdravković, N. & Marković, G. 2022. Metaheuristic applications in mechanical and structural design. Engineering Today, 1(1), pp.19-26. Available at: https://doi.org/10.5937/engtoday2201019P.

Pavlović, G. & Savković, M. 2022. Analysis and optimization of the main girder of the bridge crane with an asymmetric box cross-section. Scientific Technical Review, 72(1), pp.03-11. Available at: https://doi.org/10.5937/str2201003P.

Pavlović, G., Savković, M., Zdravković, N., Bulatović, R. & Marković, G. 2018. Analysis and Optimization Design of Welded I-girder of the Single-beam Bridge Crane. In: 2018 Forth International Conference Mechanical Engineering in the XXI Century MASING 2018, Niš, Serbia, pp.145-150, April 19-20 [online]. Available at: https://scidar.kg.ac.rs/handle/123456789/18843 [Accessed: 02 July 2024].

Pavlović, G.V., Zdravković, N.B., Savković, M.M., Bulatović, R.R. & Marković G.Đ. 2024. Light-weight design of an overhead crane’s girder with a non-symmetric box cross-section. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 238(3), pp.666-676. Available at: https://doi.org/10.1177/09544062231179079.

Petković, Z. & Ostrić, D. 1996. Metalne konstrukcije u teškoj mašinogradnji 1. Belgrade: University of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering (in Serbian). ISBN: 86-70803-274-7.

Qi, Q., Xu, G., Fan, X. & Wang, J. 2015. A new specular reflection optimization algorithm. Advances in Mechanical Engineering, 7(10), pp.1-10. Available at: https://doi.org/10.1177/1687814015610475.

Qin, D., Du, P., Zhu, Q. & Yang, J. 2015. Conceptual design of box girder based on three-dimensional topology optimization. In: 2015 11th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimisation, Sydney, Australia, June 07-12 [online]. Available at: https://www.aeromech.usyd.edu.au/WCSMO2015/papers/1420_paper.pdf [Accessed: 02 July 2024].

Różyło, P. 2016. Optimization of I-section profile design by the finite element method. Advances in Science and Technology Research Journal, 10(29), pp.52-56. Available at: https://doi.org/10.12913/22998624/61931.

Schaper, L., Jörg, F., Winkler, R., Kuhlmann, U. & Knobloch, M. 2019. The simplified method of the equivalent compression flange. Steel Construction, 12(4), pp.264-277. Available at: https://doi.org/10.1002/stco.201900033.

Sitthipong, S., Meengam, C., Chainarong., S. & Towatana, P. 2018. Design Analysis of Overhead Crane for Maintenance Workshop. In: MATEC Web of Conferences: International Conference on Metal Material Processes and Manufacturing (ICMMPM 2018), 207, art.number:02003. Available at: https://doi.org/10.1051/matecconf/201820702003.

Trahair, N.S. 2009. Lateral-distortional buckling of monorails. Engineering Structures, 31(12), pp.2873-2879. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.07.013.

Wang, P.F. & Diao, X.H. 2012. Optimization Design of the Crane Girder Based on Adaptive Genetic Algorithm. Advanced Materials Research, 591-593, pp.123-126. Available at: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.591-593.123.

Objavljeno
2024/09/28
Broj časopisa
Vol. 72 Br. 3 (2024): jul-septembar
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2024 Goran V. Pavlović, Mile M. Savković, Nebojša B. Zdravković, Goran Đ. Marković, Predrag Z. Mladenović

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).