การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดและการออกแบบเพิ่มประสิทธิภาพของเสาส่งสัญญาณ

นามธรรม:

บทความนี้ใช้วิธีการวิเคราะห์การเพิ่มประสิทธิภาพไฟไนต์เอลิเมนต์และแพลตฟอร์มการวิเคราะห์ซอฟต์แวร์ ANSYS เพื่อทำการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์และการออกแบบการปรับให้เหมาะสมบน หอส่ง โครงสร้าง (เอาหอท่อเหล็กเป็นตัวอย่าง). ในการวิเคราะห์โครงสร้าง, ขึ้นอยู่กับภาษา APDL, แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์แบบพาราเมตริกใช้เพื่อทำการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์เกี่ยวกับพฤติกรรมทางกลของแผนการออกแบบเบื้องต้นภายใต้สภาพการทำงานต่างๆ, และประเมินคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกัน. บนพื้นฐานนี้, มีการแนะนำการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุดเพื่อปรับแผนการออกแบบเริ่มต้นให้เหมาะสม. ภายใต้เงื่อนไขการผ่านเกณฑ์ความเข้มแข็ง, มวลรวมของโครงสร้างได้รับการปรับให้เหมาะสมและลดขนาดลง 30%. นอกจากนี้, บทความนี้ยังเสนอแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการออกแบบหอคอยด้วย: การออกแบบเชิงประจักษ์ - องค์ประกอบจำกัด - การออกแบบการวิเคราะห์โครงสร้าง - การเพิ่มประสิทธิภาพให้เหมาะสม, ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการออกแบบและประหยัดต้นทุน, และสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่คล้ายคลึงกัน. คำสำคัญ: การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด; การออกแบบพาราเมตริก; หอส่ง; การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง.

ภูมิหลังการวิจัย

เสาส่งสัญญาณเป็นโครงสร้างรับน้ำหนักที่สำคัญในอุปกรณ์ส่งกำลัง. ความปลอดภัยและความมั่นคงจะส่งผลโดยตรงต่อการทำงานที่ราบรื่นของระบบไฟฟ้าทั้งหมด [1]. น้ำหนักบรรทุกบนเสาส่งสัญญาณก็ซับซ้อนและหลากหลายเช่นกัน. โดยปกติ, โหลดหลัก ได้แก่ น้ำหนักเดดเวทของตัวนำ, แรงลม, และน้ำแข็ง. ภายใต้การมีเพศสัมพันธ์ของโหลดที่แตกต่างกันเหล่านี้, หอคอยควรมีความแข็งแรงทางกลเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าระบบส่งกำลังทำงานได้ตามปกติ [2]. สายส่งระดับสูงสมัยใหม่ที่แสดงโดยการส่งไฟฟ้าแรงสูงพิเศษมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นมากขึ้นสำหรับคุณสมบัติทางกลและความปลอดภัยของหอคอย. ดังนั้น, การวิเคราะห์ความแข็งแรงของโครงสร้างบนเสาส่งสัญญาณมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายร้ายแรงต่อเสา. การวิเคราะห์ทางกลแบบสถิตของหอคอยเป็นพื้นฐานสำหรับการศึกษาคุณสมบัติทางกล. วิธีการออกแบบโครงสร้างหอคอยแบบดั้งเดิมคือการออกแบบเชิงประจักษ์, นั่นคือ, ผู้ออกแบบจะออกแบบโครงร่างเริ่มต้นตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องก่อน, จากนั้นตรวจสอบโครงสร้างด้วยตนเอง. หากไม่เป็นไปตามข้อกำหนดคุณสมบัติทางกล, โครงสร้างได้รับการแก้ไขอีกครั้งและตรวจสอบอีกครั้ง, และกระบวนการนี้จะทำซ้ำจนกว่าจะได้โครงร่างการออกแบบขั้นสุดท้าย. วิธีการออกแบบนี้ไม่มีประสิทธิภาพ, ใช้เวลานาน, และขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของนักออกแบบเป็นอย่างมาก. วิธีการนี้ยากยิ่งขึ้นในการทำงานเมื่อเผชิญกับโครงสร้างเสาส่งสัญญาณที่ซับซ้อนและหลากหลายมากขึ้น. ด้วยการพัฒนากลศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย, การวิเคราะห์การจำลององค์ประกอบไฟไนต์ได้ปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพของการวิเคราะห์อย่างมาก. บทความนี้เลือกซอฟต์แวร์ ANSYS เป็นแพลตฟอร์มการวิเคราะห์เพื่อทำการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์และการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุดบนเสาส่งสัญญาณ.

1 การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดของโครงสร้างเสาส่งสัญญาณ

1.1 วัตถุวิจัย
โครงสร้างหอส่งสัญญาณมีหลายประเภท. บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างของโครงสร้างหอส่งสัญญาณชนิดใหม่, หอท่อเหล็กสี่ท่อ. หอคอยนี้เป็นหอคอยท่อเหล็กมุม 50 องศาวงจรเดียว 220kV. หลักและคานขวางทำจากท่อเหล็ก. หอคอยสูง 50 ม, และทราบตำแหน่งและความกว้างของไม้กางเขนทั้งสามในทิศทางความสูง. นอกจากนี้, ข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมดไม่แน่นอน, เช่น ระยะห่างของคานประตู, ระยะห่างของแท่งรองรับครอสอาร์ม, พารามิเตอร์วัสดุ, วัสดุหลัก, คาน, และขนาดหน้าตัดของเหล็กฉาก. เมื่อคำนึงถึงสถานการณ์เช่นนี้, การออกแบบเชิงประจักษ์ควรดำเนินการก่อนเพื่อกำหนดรูปแบบพื้นฐานของหอคอย, รับโครงร่างการออกแบบเบื้องต้น, จากนั้นจึงทำการวิเคราะห์ไฟไนเอลิเมนต์ในโครงการนี้. ก่อนทำการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์, จำเป็นต้องทำให้โครงสร้างง่ายขึ้นและทำการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์บนส่วนประกอบที่สะท้อนถึงคุณสมบัติทางกลหลักของโครงสร้างเท่านั้น. ตัวอย่างเช่น, ในหอส่งสัญญาณ, สลักเกลียวเชื่อมต่อ, สามารถละเว้นแผ่นเชื่อมต่อและสิ่งที่แนบมาก่อนได้, และสามารถวิเคราะห์โครงทาวเวอร์ได้, ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถมุ่งเน้นไปที่พฤติกรรมความเครียดของโครงสร้างเท่านั้น, แต่ยังหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองทรัพยากรคอมพิวเตอร์มากเกินไป.

1.2 การสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิต
เมื่อป้อนพารามิเตอร์คงที่แล้ว, รูปทรงเรขาคณิตและพารามิเตอร์ทางกลหลักของแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ได้รับการแก้ไขโดยพื้นฐานแล้ว. ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงกลของพารามิเตอร์ที่ตั้งไว้, และไม่สามารถใช้สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของตัวแปรการออกแบบหลักได้. ความเป็นสากลไม่ดี. บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การปรับพารามิเตอร์การออกแบบหลักของหอส่งสัญญาณให้เหมาะสมที่สุด. ดังนั้น, มีความจำเป็นต้องใช้วิธีการสร้างโมเดลไฟไนต์เอลิเมนต์แบบพาราเมตริก. ตามแนวคิดของการสร้างแบบจำลองพาราเมตริก, ขึ้นอยู่กับภาษา APDL, โมดูลโครงสร้างหอคอยทั้งหมดแบ่งออกเป็นสี่ส่วนในโครงสร้างทางเรขาคณิต: วัสดุหลัก, วัสดุข้าม, แผ่นแขนไขว้และวัสดุเสริมแขนไขว้. แบบจำลองทางเรขาคณิตได้ถูกสร้างขึ้นตามลำดับ, และสุดท้ายจะได้โมเดลโดยรวมโดย “การชุมนุมทั่วไป”. แผนผังของการสร้างแบบจำลองโมดูลาร์แสดงในรูป 1. ในขั้นตอนการสร้างแบบจำลองของบทความนี้, มิติทางเรขาคณิตบางอย่างถูกกำหนดเป็นพารามิเตอร์, เช่น ความสูงของครอสอาร์ม, ระยะห่างของคานประตู, ความยาวด้านบน, ระยะห่างของวัสดุเสริม crossarm แนวนอน, ระยะห่างของวัสดุเสริม crossarm แบบเอียงและขนาดหน้าตัด. แผนผังไดอะแกรมของมิติที่กำหนดพารามิเตอร์จะแสดงในรูป 2. ในโครงการออกแบบเบื้องต้น, วัสดุเหล็กทั้งหมดถูกตั้งค่าเป็นเหล็ก Q235 โดยมีความแข็งแรงให้ผลผลิต 235MPa. ซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอลิเมนต์นั้นทำการคำนวณเชิงตัวเลขเท่านั้น. ในส่วนของระบบยูนิต, ผู้ใช้สามารถตั้งค่าระบบหน่วยปิดได้ด้วยตัวเอง. เพื่อความสะดวก, บทความนี้ใช้ระบบหน่วยมิลลิเมตร-ตัน-N-MPa ในการวิเคราะห์.

1.3 การแบ่งตาข่าย

โครงสร้างหอส่งสัญญาณมีรูปแบบการเชื่อมต่อหลายรูปแบบ, และรูปทรงหน้าตัดของส่วนประกอบมีความหลากหลาย, และการปฐมนิเทศและสภาวะความเครียดโดยรวมค่อนข้างซับซ้อน. แบบจำลองการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ทั่วไปช่วยลดความซับซ้อนของหอคอยให้เป็นแบบจำลองโครงถักเชิงพื้นที่. ปัญหาหลักมีดังนี้: ก่อน, พิจารณาเฉพาะความตึงตามแนวแกนและแรงอัดของวัสดุหลักเท่านั้น, แต่ในความเป็นจริง, นอกเหนือจากความตึงและแรงอัดตามแนวแกนแล้ว, วัสดุหลักของหอคอยยังมีโมเมนต์การดัดงอและแรงบิดที่ซับซ้อนอีกด้วย. ที่สอง, ที่การเชื่อมต่อโหนด, บานพับแบบง่ายไม่สามารถส่งโมเมนต์การดัดงอได้. การเชื่อมต่อทาวเวอร์จริงมักจะเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว, การเชื่อมโลหะ, ฯลฯ. ลักษณะการเชื่อมต่อแบบแข็งเฉพาะคือโมเมนต์การดัดงอ, แรงเฉือน, ฯลฯ. สามารถถ่ายทอดได้ที่การเชื่อมต่อ, ในขณะที่บานพับแบบเรียบง่ายไม่สามารถสะท้อนถึงการเชื่อมต่อที่เข้มงวดอย่างแท้จริงได้อย่างเต็มที่. ที่สาม, แบบจำลองไม่สามารถแสดงความเค้นหน้าตัดของส่วนประกอบได้เต็มที่, และโดยปกติจะแสดงเฉพาะความเค้นของโหนดของโมเดลไฟไนต์เอลิเมนต์เท่านั้น. ตามลักษณะความเค้นของหอส่งสัญญาณ, บทความนี้พิจารณาถึงผลกระทบที่ซับซ้อนของความตึงเครียด, การบีบอัด, การดัด, และแรงบิดบนแท่ง, และใช้องค์ประกอบลำแสงสามมิติ (บีม189) สำหรับการสร้างแบบจำลอง. ในเวลาเดียวกัน, พิจารณาความแตกต่างในรูปร่างหน้าตัดและการวางแนวของแท่งแต่ละอัน, และกำหนดรูปทรงและทิศทางของหน้าตัด. ในการประมวลผลภายหลังผลการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์, ความเค้นภาคตัดขวางจะถูกดึงออกมา, ไม่ใช่แค่ความเครียดของโหนด. พิจารณาสภาวะความเค้นที่ซับซ้อนของแผ่นครอสอาร์ม, องค์ประกอบเปลือก (เชลล์63) ใช้สำหรับทำตาข่าย. แบบจำลองการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์เอลิเมนต์ของยูนิตลำแสง-เชลล์ยูนิต 3 มิติในบทความนี้สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาของแบบจำลองโครงถักได้, สะท้อนถึงสภาวะความเค้นที่ซับซ้อนของวัสดุหลักและการเชื่อมต่อที่เข้มงวดของจุดเชื่อมต่อ, สะท้อนรูปร่างหน้าตัดของส่วนประกอบได้อย่างเต็มที่และแสดงความเค้นหน้าตัดของส่วนประกอบ, และสามารถสะท้อนลักษณะความเค้นโดยรวมของหอส่งสัญญาณได้อย่างเต็มที่.

1.4 เงื่อนไขขอบเขต

โหลดที่รับมาจากหอส่งสัญญาณนั้นค่อนข้างซับซ้อน, รวมถึงน้ำหนักตัวเองเป็นหลัก, แรงลม, ผลกระทบของตัวนำบนหอคอย, และสิ่งที่แนบมา (เคลือบน้ำแข็ง, ฮาร์ดแวร์, เป็นต้น). นอกจากนี้, จำเป็นต้องพิจารณาสถานการณ์พิเศษ เช่น เส้นขาด. ในการออกแบบหอคอย, การคำนวณโหลดค่อนข้างครบกำหนด, และมีโปรแกรมคำนวณพิเศษมากมายที่สามารถคำนวณสภาวะความเค้นของหอคอยภายใต้สภาพการทำงานและสภาพอุตุนิยมวิทยาต่างๆ, แล้วเทียบเท่ากับจุดที่เกี่ยวข้องของหอคอย. กระดาษนี้ใช้ “ระบบคำนวณภาระความเครียดแบบเต็ม MYLHZ” เพื่อคำนวณสภาวะความเค้นของหอคอยภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ. ควรสังเกตว่าโปรแกรมนี้สามารถคำนวณสภาวะความเครียดของสภาพการทำงานได้หลายร้อยแบบ. หลังจากการวิเคราะห์เชิงประจักษ์เบื้องต้น, ในที่สุดบทความนี้ก็ถูกเลือก 5 สภาพการทำงานที่ค่อนข้างรุนแรงเพื่อการวิเคราะห์โดยละเอียด. เหล่านี้ 5 สภาพการทำงานมีดังนี้. สภาพการทำงาน 13: ลมแรง, ความตึงเครียดที่ไม่สมดุล, 0-องศาลม; สภาพการทำงาน 16: ลมแรง, ความตึงเครียดที่ไม่สมดุล, 90-องศาลม; สภาพการทำงาน 25: น้ำแข็งปกคลุม, ความตึงเครียดที่สมดุล, 0-องศาลม; สภาพการทำงาน 78: ลวดหัก, ความตึงเครียดที่ไม่สมดุล, ไม่มีลม, ตัวนำหัก, 1, 3; สภาพการทำงาน 87: การติดตั้ง, เกียร์ข้างเคียงไม่ห้อย, 90-องศาลม, ตัวนำแรงดึง 1. เงื่อนไขขอบเขตแรงสัมพัทธ์, ข้อจำกัดในการเคลื่อนที่ของหอคอยนั้นค่อนข้างง่าย, นั่นคือ, ด้านล่าง 4 จุดถูกจำกัดอย่างเต็มที่.

1.5 การวิเคราะห์และการอภิปรายผลแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์

บทความนี้อิงตามเกณฑ์ความแข็งแกร่งเป็นหลักเมื่อทำการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ในโครงการเริ่มต้น, นั่นคือ, ความเค้นเทียบเท่าสูงสุดของโครงสร้างต้องไม่เกินกำลังรับผลผลิต. ในกรณีนี้, โครงสร้างถือว่าปลอดภัย, ไม่อย่างนั้นก็ถือว่ามีโอกาสที่โครงสร้างจะพังสูง. หลังการวิเคราะห์, พบว่าอยู่ในสภาพการทำงาน 25, การกระจัดสูงสุดของหอคอยสูงถึง 384 มม. และความเค้นเทียบเท่าสูงสุดคือ 330MPa, ซึ่งเกินมูลค่าผลผลิตของวัสดุ 235MPa. ดังนั้น, ความเป็นไปได้ของความล้มเหลวของโครงสร้างภายใต้สภาพการทำงานนี้ค่อนข้างสูง. ดูรูปภาพ 3 เพื่อดูรายละเอียด.

2 การออกแบบโครงสร้างหอส่งสัญญาณให้เหมาะสมที่สุด

2.1 ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพ
การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพเป็นเทคนิคในการค้นหาโซลูชันการออกแบบที่เหมาะสมที่สุด, ซึ่งก็คือการค้นหาโซลูชันการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดที่สามารถบรรลุเป้าหมายการออกแบบภายใต้ข้อจำกัดได้. ซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่ระดับสากล ANSYS มีโมดูลการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุด และตัวเลือก ANSYS แบบกำหนดพารามิเตอร์ทั้งหมดสามารถใช้สำหรับการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุด. กระบวนการคำนวณหลักของการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุดมีดังต่อไปนี้: อันดับแรก, เริ่มต้นตัวแปรและสร้างแบบจำลองพารามิเตอร์. แล้ว, ตามหน้าที่วัตถุประสงค์และข้อจำกัด, รวมตัวแปรการออกแบบเพื่อทำการคำนวณและวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์, ใช้วิธีการปรับให้เหมาะสมแบบไม่มีลำดับเพื่อทำการค้นหาและการเพิ่มประสิทธิภาพทั่วโลก, แล้วตัดสินการบรรจบกันของผลลัพธ์. ถ้ามาบรรจบกัน, การคำนวณสิ้นสุดลงและได้รับผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสม; ถ้าไม่, ปรับตัวแปรการออกแบบและคำนวณใหม่จนกว่าจะมาบรรจบกัน.

2.2 การตั้งค่าพารามิเตอร์การปรับให้เหมาะสม
ตามแนวคิดพื้นฐานของการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพ, ประเด็นสำคัญสามประการของการออกแบบการปรับให้เหมาะสม ได้แก่ การเลือกตัวแปรการออกแบบ, ข้อจำกัดและฟังก์ชันวัตถุประสงค์. เนื่องจากได้มีการกำหนดรูปแบบพื้นฐานของโครงสร้างหอคอยแล้ว, แต่ยังมีพารามิเตอร์อีกมากมายที่สามารถออกแบบได้, มีการเลือกพารามิเตอร์หลักบางตัวเพื่อการปรับให้เหมาะสม. กระดาษนี้เลือก 16 ตัวแปรต่างๆ เช่น ความยาวด้านล่าง, ความยาวด้านบน, ระยะห่างของคานประตู, และขนาดหน้าตัดเป็นตัวแปรการออกแบบ. การเพิ่มประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับเกณฑ์ความแข็งแกร่ง, ดังนั้นการเลือกข้อจำกัดจึงค่อนข้างง่าย, นั่นคือ, ความเค้นตัดขวางสูงสุดของหน่วยต่างๆ ต้องไม่เกินกำลังรับผลผลิตที่ 235MPa.

2.3   การเลือกฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์
โครงสร้างเริ่มต้น
วัตถุประสงค์ของบทความนี้ค่อนข้างง่าย, นั่นคือ, มวลรวมของโครงสร้าง. วัตถุประสงค์ของการเพิ่มประสิทธิภาพคือการลดมวลรวมของโครงสร้าง. ตามผลการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ของแต่ละสภาพการทำงาน, ในสภาพการทำงานทั้งห้าประการ, ระดับอันตรายลดลงจากสภาพการทำงาน 25 ถึงสภาพการทำงาน 78 และในที่สุดก็ถึงสภาพการทำงาน 87. เพื่อความรอบคอบ, บทความนี้จะเลือกสภาพการทำงานที่อันตรายที่สุด (สภาพการทำงาน 25) เป็นสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด. ภายใต้สภาพการทำงานเช่นนี้, ผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมจะทำให้โครงสร้างมีแนวโน้มที่จะปลอดภัยยิ่งขึ้น.

2.4   การตั้งค่าอัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสม
อัลกอริธึมการหาค่าเหมาะที่สุด ANSYS แปลงปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดที่มีข้อจำกัดให้เป็นปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดที่ไม่มีข้อจำกัด โดยการประมาณฟังก์ชันวัตถุประสงค์ หรือเพิ่มฟังก์ชันการลงโทษให้กับฟังก์ชันวัตถุประสงค์. โดยปกติจะมีอัลกอริธึมสองประเภท, อัลกอริธึมลำดับที่หนึ่งและอัลกอริธึมลำดับที่หนึ่ง [3]. อัลกอริธึมลำดับศูนย์เรียกอีกอย่างว่าวิธีโดยตรง, ซึ่งไม่ใช้ข้อมูลอนุพันธ์บางส่วนลำดับที่หนึ่ง. อัลกอริธึมลำดับที่หนึ่งเรียกอีกอย่างว่าวิธีทางอ้อม, ซึ่งใช้ข้อมูลอนุพันธ์บางส่วนลำดับที่หนึ่ง. พูด, พูดแบบทั่วไป, พูดทั่วๆไป, อัลกอริธึมลำดับที่หนึ่งมีการคำนวณจำนวนมากและมีความแม่นยำสูงในผลการคำนวณ, ในขณะที่อัลกอริธึมแบบ Zero-order มีการคำนวณเพียงเล็กน้อย, ความเร็วในการทำงานที่รวดเร็ว, และผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำต่ำ, แต่โดยทั่วไปแล้วมันสามารถแก้ปัญหาโครงการส่วนใหญ่ได้. บทความนี้เลือกอัลกอริธึมแบบไม่มีลำดับ. อัลกอริธึมลำดับศูนย์เหมาะกับฟังก์ชันการตอบสนองของตัวแปรการออกแบบ, ตัวแปรสถานะ, และฟังก์ชันวัตถุประสงค์ตามจำนวนตัวอย่างที่กำหนด, แล้วค่อยหาทางแก้ไขที่ดีที่สุด. เอกสารนี้จะตั้งค่าพารามิเตอร์การควบคุมลูปเป็น 50. หลังจากตั้งค่าตัวแปรการออกแบบแล้ว, ข้อจำกัด, ฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์, อัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมและพารามิเตอร์อื่น ๆ, ดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพแบบวนซ้ำ, และผลลัพธ์การปรับให้เหมาะสมที่สุดก็ได้รับมา, ดังแสดงในตาราง 1. ตามตาราง 1, ภายใต้สมมติฐานของการบรรลุเกณฑ์ความแข็งแกร่ง, มวลรวมของโครงสร้างลดลงเหลือประมาณ 25 ตัน, โดยมีส่วนลดสูงสุดถึง 30%.

3.5 แนวคิดการออกแบบการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมที่สุด

จากการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์โครงสร้างข้างต้น ไปจนถึงการออกแบบการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมที่สุด, สามารถสรุปแนวคิดที่เป็นสากลได้. ขั้นตอนแรกคือการได้รับโครงร่างการออกแบบเบื้องต้นผ่านการออกแบบเชิงประจักษ์. ตามความต้องการการออกแบบหอคอยและเงื่อนไขการออกแบบ, รูปแบบโครงสร้างพื้นฐานและพารามิเตอร์พื้นฐานของหอส่งสัญญาณจะพิจารณาจากประสบการณ์เป็นอันดับแรก. ความสมเหตุสมผลของแผนการออกแบบเบื้องต้นขึ้นอยู่กับประสบการณ์การออกแบบของนักออกแบบ. ขั้นตอนที่สองคือการใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อตรวจสอบความแข็งแกร่ง. ปรับปรุงส่วนที่ไม่สมเหตุสมผลที่อาจมีอยู่ในแผนการออกแบบเบื้องต้น. ขั้นตอนที่สามคือการออกแบบการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมที่สุด, และค้นหาโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุดภายใต้สมมติฐานของการบรรลุข้อจำกัด. แผนผังของแนวคิดการปรับให้เหมาะสมนี้แสดงไว้ในรูปภาพ 4. แบบดั้งเดิม “การวิเคราะห์การออกแบบเบื้องต้นและการตรวจสอบ - การวิเคราะห์การปรับเปลี่ยนการคืนสินค้าและการตรวจสอบ” วิธีการออกแบบเชิงประจักษ์ไม่มีประสิทธิภาพ, ใช้เวลานาน, และโครงสร้างอาจจะซ้ำซ้อนและไม่ประหยัด. แนวคิดการออกแบบการปรับให้เหมาะสมที่สุดที่เสนอในบทความนี้ใช้การออกแบบเชิงประจักษ์เป็นพื้นฐานดั้งเดิม, มอบประสบการณ์ความคิดสร้างสรรค์และการออกแบบเชิงอัตนัยของนักออกแบบอย่างเต็มที่, และขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์และการเพิ่มประสิทธิภาพการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์. ใช้อัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมที่ทันสมัย ​​และใช้พลังการประมวลผลอันทรงพลังของคอมพิวเตอร์เพื่อทำการวิเคราะห์ซ้ำ. สามารถค้นหาโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุดได้ในเวลาอันสั้น, ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบอย่างมาก, ปรับผลลัพธ์การออกแบบให้เหมาะสม, ช่วยประหยัดเวลาและต้นทุนทรัพยากร, และมีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี.

3 บทสรุป

บทความนี้จะสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์องค์ประกอบอันจำกัดของหอส่งสัญญาณ (หอคอยสี่ท่อ), ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์และการออกแบบการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมที่สุด, และสุดท้ายก็ได้แบบแผนการออกแบบอ้างอิง. โมเดลไฟไนต์เอลิเมนต์จะขึ้นอยู่กับภาษา APDL, ตระหนักถึงการควบคุมแบบพาราเมตริก, มีระบบอัตโนมัติในระดับสูง, และสามารถปรับให้เข้ากับความสูงของหอคอยที่แตกต่างกันได้, ตำแหน่งคานประตู, ตำแหน่งครอสอาร์ม, พารามิเตอร์หน้าตัดต่างๆ และพารามิเตอร์วัสดุของประเภทหอคอย, เพื่อใช้อ้างอิงในการวิเคราะห์โครงสร้างที่คล้ายคลึงกันในอนาคต. นอกจากนี้, บทความนี้ยังเสนอแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการออกแบบหอคอยด้วย, กล่าวคือ, การออกแบบเชิงประจักษ์ - องค์ประกอบจำกัด - การออกแบบการวิเคราะห์โครงสร้าง - การเพิ่มประสิทธิภาพให้เหมาะสม, ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการออกแบบและประหยัดต้นทุน, และสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่คล้ายคลึงกัน.