Оптимізація конструктивного вирішення сталевої крокв'яної ферми за критерієм матеріалоємності

Abstract

Робота складається із змісту, загальної характеристики роботи та її кваліфікаційних ознак, , огляду досліджень за обраною темою, розділів основної частини, висновків за результатами досліджень та формулювань перспектив досліджень (українською та англійською мовами). Сформульовано мету, задачі, об’єкт та предмет дослідження, методи наукового дослідження. • Результати досліджень надають оцінити напружено-деформований стан моделей сталевих плоских крокв'яних ферм, що мають різні типи профілю її елементів; • підібрати нові профілі моделей ферм за результатами розрахунків в модулі «Метал» ПК «Ліра-САПР»; • оцінити ступінь ефективності використання нових профілів (у %); • підрахувати вагу моделей після першого ітераційного розрахунку; • підрахувати вартість моделей; сформулювати висновки Аналіз публікацій та досліджень встановив, що оптимізація ‒ це процес пошуку найкращого поєднання параметрів системи. У проєктуванні сталевих ферм вона розвивається у двох напрямах: 1. Мінімізація маси та вартості шляхом підбору оптимальних розмірів, форми й топології конструкції за допомогою метаевристичних алгоритмів (GA, DE, Firefly тощо). 2. Підвищення точності моделювання вузлів і з’єднань, оскільки вони суттєво впливають на масу й міцність ферми. Також поширена багатокритеріальна оптимізація, де одночасно враховують масу, прогин, вартість, надійність і екологічний вплив. Використовуються параметричне проєктування та автоматизовані алгоритми, що дозволяють швидко перебирати тисячі варіантів. Сучасні дослідження зосереджені на прискоренні розрахунків, використанні машинного навчання та урахуванні стохастичних факторів. В основній частині зазначено, що за допомогою методу скінченних елементів та програмного комплексу Ліра-САПР 2024 створено скінченоелементні моделі чотирьох плоских ферм із різних типів профілів- кутників, трубчатого профілю, замкненого прямокутного коробчастого профілю та ЛСТК-профілів. Підібрано раціональні перерізи для всіх моделей за розрахунками згідно 1ГС та 2ГС. Обчислено вагу кожної моделі та підраховано вартість моделей згідно актуальних цін на профілі. У висновках встановлено, що за критеріями економічності та ефективності використання металу найкращі результати показала ферма з трубчастого профілю (Ф-ТБ) – вона має найменшу вагу та найнижчу вартість. Ферми з кутників (Ф-КТ) та квадратного профілю (Ф-КБ) займають проміжне положення, причому кутникова конструкція більш металоємна. Ферми з ЛСТК (Ф-ЛСТК), незважаючи на знижену вагу, є економічно невигідними через високу ціну тонкого сталевого профілю. Роботу апробовано Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів, присвяченої Міжнародному дню студента (листопад 2025 р.)