Cad-integrated size and shape optimization of steel lattice energy transmission line towers using simulated annealing
Çelik kafes enerji nakil hattı direklerinin benzetimsel tavlama yöntemi kullanılarak bilgisayar destekli optimizasyonu
- Tez No: 442034
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN HASANÇEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 217
Özet
Son yıllarda enerji iletim şebekeleri dünya çapında artan enerji talebi yüzünden geniş kapsamlı değişiklikler geçirmektedir. Artan enerji ihtiyacı sonucunda yeterli miktarda elektrik enerjisi üretim merkezlerinden tüketim alanlarına taşınmalıdır. Bu nedenle havai enerji iletim hatlarının (HEİH) arazi üzerinde düzgün ve ekonomik olarak tasarlanması büyük önem göstermektedir. Havai iletim hatlarının büyük bir kısmını iletim hattı direkleri oluşturmaktadır. İletim hattı direkleri elektriği üretim merkezlerinden tüketim alanlarına nakleden elektirik iletim kablolarını taşımak için tasarlanan yapılardır. Yeni iletim kablo tipleri, toplumların yapısal sistemler üzerindeki estetik kaygıları ve çevresel duyarlılıklar, daha yüksek kapasiteli enerji nakil hattı ihtiyacı direk tasarımcılarının üzerinde daha ekonomik ve optimum direk tasarımları yapma konusunda büyük baskı oluşturmaktadır. Buna ek olarak, iletim direkleri bir hat boyunca birkaç tip içerisinden askı ya da gerilim tipi direk olarak birkez tasarlanmasına rağmen bunların yığınlarının yüzlerce kilometre boyunca uzanan bir hat üzerinde dikilmesi bu yapıların optimizasyonun önemini bir kez daha göstermektedir. Tüm iletim hattı dikkate alındığında bir iletim direğinde yapılacak olan küçük bir ağırlık azaltması fazladan yüzlerce hatta binlerce ton malzeme kullanımını önleyecektir. Bu tez pratik mühendislik uygulamalarında çelik kafes iletim direkleri için otomatikleştirilmiş optimizasyon aracı sunmaktadır. Bu araç çelik kafes iletim hattı direklerinin minimum ağırlık optimizasyonu için kesit ve şekil tasarım değişikenlerini dikkate alacak şekilde ve ASCE 10-97 (2010) şartnamesine uygun direkler tasarlamak üzere benzetimsel tavlama (BT) optimizasyon tekniği ile PLS-Tower ticari yazılımını entegre edilerek geliştirilmiştir. Bu kapsamda, yeni bir yöntem olan iki-aşamalı benzetimsel tavlama tekniği özel olarak geliştirilmiş ve tasarım ofisleri tarafından daha önce 110 ve 400 kV voltaj seviyesi aralığında tasarlanmış dört iletim direği yeni geliştirilmiş bu yöntem ve tipik BT yöntemiyle sonuçları karşılaştırmak adına optimize edilmiştir. Minimum ağırlık optimizasyonu sonucunda bu dört iletim direği için optimize edilmiş yapıların yapısal eleman dağılımları ve optimum sonuca ulaşılana kadar ihtiyaç duyulan CPU zamanı hem iki-aşamalı BT hem de tipik BT için belirtilmiştir. Ayrıca tasarım ofisleri tarafından tasarlanmış olan yapıların yapısal eleman dağılımları da optimizasyon sonucu ortaya çıkan sonuçlarla karşılaştırmak adına eklenmiştir. Sonuçlara göre, iki-aşamalı BT tipik BT kadar iyi sonuç vermekte fakat BT'nın optimum sonuca ulaşana kadar ihtiyaç duyduğu zamana oranla çok daha az zamana ihtiyaç duymaktadır.
Özet (Çeviri)
Energy transmission grids have been undergoing drastic changes due to increasing energy demand throughout the world in the recent years. As a result of this trend, sufficient electricity should be transferred from production centers to consumption areas. Therefore, overhead transmission lines (OHTL) gain high importance to be designed on the land reliably and economically. A significant amount of overhead transmission lines is constituted by steel lattice towers. Transmission line towers serve to keep the conductors above the ground transferring electricity from the energy sources to the communities. The new conductor types, increased public awareness on aesthetics and environmental consciousness, and the need for higher capacity lines have resulted in great pressure on designers to develop economic and optimally designed towers. Additionally, optimization of transmission line towers is particularly important in the sense that these structures are designed once as either suspension or tension towers in several different types for each line, yet multitudes of them are erected along transmission lines extending to several hundreds of kilometers. Accordingly, even a small percentage of weight reduction that can be achieved in the design of a single tower may add up to hundreds or thousands of tons of material when the entire transmission line is considered. This thesis presents a new optimization tool for automated design of steel lattice transmission line towers in real-world engineering practice. This tool has been developed by integrating the simulated annealing (SA) optimization algorithm into the commercial PLS-Tower software to optimize steel lattice towers for minimum weight according to ASCE 10-97 (2000) design specification using both size and shape design variables. In this context, a novel two-phase SA algorithm is specifically developed and compared with a typical SA formulation in four weight minimization problems of real-world steel lattice towers for high voltage overhead transmission lines between 110 and 400 kV. The optimized designs and the CPU time required by the two SA variants are reported for each test problem and then compared with the currently available structural configurations resulting from a conventional design process in order to quantify material saving achieved through optimization. According to results, two-phase SA algorithm converges the optimum solution as good as SA does; however, it requires much less time to converge the optimum solution.
Benzer Tezler
- Bilgisayar destekli tasarımda sonlu eleman analizi için otomatik ağ yapısı oluşturulması
Automatic mesh generation techniques for finite element analysis
DERYA VAROL
- Sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analiz ve optimizasyon
Structural analysis and optimization with finite element method
FEVZİ ERTUĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK
- Lightweight design for an engine structural part by using topology optimization for additive manufacturing
Eklemeli imalat yöntemi için topoloji optimizasyonu kullanılarak yapısal bir motor parçasının hafifletişlmiş tasarımı
HASAN GÖRÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Entegre mast yapısının gemi radar kesit alanı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of integrated mast module impacts on radar cross section of a battleship
SEYHAN ÇAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA HELVACI
- Yersel lazer tarama ölçmelerinde ölçme stratejisi geliştirme
Strategy development for terrestrial laser scanning measurements
METEHAN ASIM AYGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK