Mathematical optimization and engineering applications
Kulcsár T., Timár I.
Department of Mechanical Engineering, University of Pannonia
10 Egyetem str., 8200 Veszprem, Hungary

New challenges raised almost in all segments of the global economy in the last two decades. The energy-, finance-, environmental crises, as well as the intensive use of natural resources require new design methods in the engineering activity, for both the product design and the manufacturing process planning. An effecting tool to be competitive is to apply the optimum design methods to the engineering tasks. This paper reviews the different methods of mathematical optimization, which are widely used for solving engineering problems, and describes the application of this method for two different cases. The first sample shows how to find the optimal dimensions of the welded, box type frame of a freight bogie, which will minimize the manufacturing cost of the structure and will satisfy several restrictions, e.g. mechanical stress limit, dimensional constraints, buckling, and fatigue conditions. The other case is to find the optimal geometric dimensions of a pipe insulation system which will result in a minimum investment and operating cost, when the heat loss and the outside surface temperature are restricted.
Keywords: mathematical optimization, optimal design of railway bogie, optimization of insulated pipeline.
2000 MSC: 90C90, 74P10
Математична оптимізація та інженерні задачі
Кульксар Т., Тімар I.
Інженерно-механічний факультет, Університет Паннонія
вул. Університетська 10, 8200, Веспрем, Угорщина

Нові складні проблеми постали у всіх сегментах світової економіки за останні два десятиліття. Енергетична, екологічна, фінансова кризи, а також інтенсивне використання природних ресурсів вимагають нових методів проектування в інженерних задачах як для проектування продукції, так і для планування виробничого процесу. Ефективним засобом залишатися конкурентоспроможними є застосування оптимальних методів проектування в інженерних задачах. Розглянуто різні методи математичної оптимізації, які широко використовуються для вирішення інженерних завдань, і описуються застосування оптимізації для двох різних випадків. Перший приклад показує, як знайти оптимальні розміри зварної коробчастої рами залізничного візка, що дасть змогу мінімізувати витрати на виготовлення конструкції і задовольнятиме низку обмежень, наприклад, граничні механічні напруження, потрібний розмір, вигинання, втому металу. Інший випадок — знайти оптимальні геометричні розміри системи ізоляції труби за встановлених обмежень на втрату тепла і за обмеженої температури зовнішньої поверхні. Розв'язання цієї задачі призвело до мінімальних капіталовкладень і експлуатаційних витрат.
Ключові слова: математична оптимізація, оптимальне проектування залізничного візка, оптимізація ізольованого трубопроводу.
УДК: 19.85
Кількість посилань: 31.