Bai tap thiet ke toi uu cầu

Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
Các quy tắc sáng chế đợc áp dụng trong Máy vi tính
I Một số quy tắc sáng chế đã đợc áp dụng
1 Quy tắc làm ngợc lại :Quạt làm mát con chíp ngợc lại với
quạt điện
2 Quy tắc ghép nhiều chức năng vào một cá thể (máy
đánh chử + máy nghe nhạc + đầu CD, )
3 Quy tắc tăng nhanh tốc độ (sử lý thông tin nhanh )
4 Quy tắc dùng nhiều vật liệu tổng hợp (nhựa, kính, tinh
thể lỏng )
5 Quy tắc thay đổi vị trí các bộ phận theo hoàn cảnh
sử dụng ( lổ cắm micro đối với các case củ nó đợc bố trí
ở sau còn các case mới nó đợc bố trí ở cả sau và trớc để
phù hợp với ngời sử dụng)
6 Quy tắc phân đoạn thời gian hoạt động các bộ phận
(VD:

ổ CD khi cần copy dử liệu thì ta cắp vào, khi

không cần thiết thì tháo đi, hay là ổ cứng ngoài USB)
7 Quy tắc sử dụng nhiều loại vật liệu vào nhiều bộ phận
theo các chức năng của bộ phận (vỏ máy đựoc làm bằng
nhựa để cách nhiệt, khung của case đợc làm bằng sắt
để cho cứng để bảo vệ các linh kiện bên trong)
II Một số quy tắc để cải tiến
1 Thay đổi quy tắc hoạt động
Do giới hạn về vật lý của các sợi kim loại truyền tính
hiệu trong bảng mạch do đó chúng ta không thể thiết kế
các sợi đó gần nhau hơn đựoc nửa để tăng tốc độ vì
vậy ta có thể thay thế các sợi kim loại đó bằng các sợi

quang học để tăng tốc độ
Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
2 - Chức năng ghép một số chức năng vào một cá thể.
Nếu ta nối thêm một máy in A4 vào máy PC thì diện
tích chiếm chổ khá lớn vì vậy ta có thể ghép máy in A4
và case với nhau thành một bộ phận để giảm diện tích .

Thiết kế tối u tờng chắn trọng lực
I.

Giới thiệu bài toán
Chúng ta đã biết số tiền để đầu t cho xây dựng cơ bản

là rất lớn, nhất là ngành giao thông. Vì vậy việc tiết kiệm một
phần nhỏ củng mang lại một giá trị rất lớn. Với ý nghĩa nh vậy
thì việc thiết kế tối u tòng chắn trọng lực theo mục tiêu là giá
thành (tức là tối u diện tích mặt cắt tờng chắn) là hết sức
cần thiết và cấp bách.
Trong khuôn khổ của một bài tập lớn tôi thiết kế tối u cho
kiểu tờng chắn nh hình vẽ (đây là loại tờng chắn đợc sử dụng
nhiều trong thực tế)
Theo quy phạm tạm thời thiết kế
tờng chắn đất QP-23-65 và kinh
nghiệm trong thực tế thì ta có:

b = 50cm
b1 = 20cm
h1 = 80cm
b2,b3,m: số nguyên (cm)
1/m = 1/5

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
I.

Hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc của bài
toán

1. Hàm mục tiêu
F(b2,b3) = (b+b2)*H/2 + (h1+m)*(b1+b2+b3)/2 min
2. Điều kiện ràng buộc của bài toán
Theo quy phạm tạm thời thiết kế tờng chắn đất QP-23-65
thì tờng chắn đất phải thoả mãn các điều kiện sau:
a- Kiểm toán chống lật
* Giả thiết kết cấu bị lật quanh trục đi qua mép ngoài
cùng của bệ theo chiều hớng từ trong ra. Khi đó ta có công thức
kiểm toán khả năng chống lật của kết cấu nh sau:

Ml
M gh

=

Pi e + T i h i
i
y Pi

m (1)

Trong đó :
- Ml : Mô men gây lật tính toán (kN.m)
- Mgh : Mô men chống lật giới hạn (kN.m)
- Pi : Thành phần lực thẳng đứng (kN)
- Ti : Thành phần lực ngang (kN)
- ei, hi :Cánh tay đòn của các thành phần Pi vàTi đối với trọng
tâm mặt cắt (m)
- y : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến trục lật (m)
- m : Hệ số điều kiện làm việc lấy bằng : m = 0.8
b- Kiểm toán khả năng chống trợt
* Công thức kiểm toán khả năng chống trợt :
Ti
Tt
=
m (2)
Tgh
Pi
Học viên : Ngô Mạnh Hùng

Lớp

: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
* Trong đó :
- Tt : Lực gây trợt tính toán (kN)
- Tgh : Lực chống trợt giới hạn (kN)
- Pi : Thành phần lực thẳng đứng (kN)

Sơ đồ tính ổn định
chống lật, trợt

- Ti : Thành phần lực ngang gây trợt (kN)
- y : Hệ số ma sát : y = 0.35

T
t

- m : Hệ số điều kiện làm việc : m = 0.8 M
c- Kiểm toán cờng độ đất nền
* Tính toán cờng độ của đất nền.

Trục
lật

S
Pi

- Công thức :

y

max R (3)

Trọng tâm mặt
cắt

- Trong đó :
max - ứng suất lớn nhất của đất nền dới đáy móng đợc tính
theo công thức:
+ Khi e0 = 0 :
P

max,min =

F

Sơđ
ồ tính ứng suất
đ
áy móng

R

+ Khi e0 <= :
max,min =

P
F

b

M
R
W

P
e

+ Khi e0 > :
b
3( e )a
2 0

R

smin

2P

smax

max =

0

Trong đó :

- F, W - Diện tích và mômen chống uốn của mặt cắt đáy
móng.
Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
F = b*a

W = b2*a/6

+ a chiều dài đáy móng. a = 1
+ b chiều rộng đáy móng. b = (b1+b2+b3)
- e0: độ lệch tâm của hợp lực với trọng tâm đáy móng.
e0 =

M
P

- : bán kính quán tính của mặt cắt đáy móng.

=

W
F

- R - Cờng độ tính toán của đất nền đáy móng đợc tính theo
công thức :

R = 1.2{R'(1 + k1(b - 2)) + k2 (h - 3)}
Trong đó :

- R Cờng độ tiêu chuẩn của đất nền.

- k1, k2 - Hệ số ( tra bảng ).
- : Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng trở lên.
-

h Chiều sâu chôn móng. h = (h1+m)/2

Vậy ta có điều kiện ràng buộc là
- Các điều kiện (1), (2), (3)
- b2, b3, m: nguyên (cm), b3 >=20cm
II.

Các thông số đầu vào
b = 50cm
b1 = 20cm
h1 = 80cm
h: chiều cao tờng chắn (m)
ho: Chiều cao đất đắp tơng đơng (m)
bt: Trọng lợng đơn vị của vật liệu làm tờng chắn (KN/m3)
Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung

tc: Trọng lợng đơn vị của đất đắp (KN/m3)
: Góc ma sát trong của đất đắp (độ)
R: Cờng độ tiêu chuẩn của đất nền (KN/m2)
k1,k2: Các hệ số tra bảng
III.

Phơng pháp giải bàiBắ
toán
t Đ ầu

Nh giới thiệu đầu của bài toán thì ta có:
Đ ọc số liệu
m = h1+ (b1+b2+b3)/5

b3 = 20 -:100;
Fmax =10^10

1/n = 1/1 -:- 1/20 nênb2ta
=hcó:
div 20
b2 = h1+h/20 -:- h+h1

b3 =
20 sử dụng phơng pháp thử dần,
Với các thông số nh vậy thì
ta

quét hết tất cả các trờng hợp có thể của biến b2,b3 rồi so sánh
chọn ra hàn F(b2,b3)min

Kiểm toán

Sai

Nhận xét: Phơng pháp này số
lợng tính toán nhiều nhng cho
Đ úng
kết quả chính xác

F(b2,b3)

F(b2,b3)
Sai

Đ úng

IV.

Sơ đồ khối

Fmax:=F(b2,b3)
b2,b2,m

b3 =b3+1

Sai

b3 >101

b2 =b2+1

Sai

b2 >h
Học viên
: Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11
Kết t hú c


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung

i. PHầN 1 : CHƯƠNG CHìNH PASCAL
Program Toi_uu_tuong_chan;
uses crt;
var
chon:integer;
b,b1,b2,b3,h,h0,m,h1,gamaBT,gamaD,phi,R,k1,k2:real;
P,zp,Ex,zx,hsmasat:real;
{*************************}
Procedure MENU(var so:integer);
var c:char;

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11

Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
so1:integer;
Begin
clrscr;
REPEAT
window(1,1,80,25); clrscr;
textbackground(red); textcolor(white);
window(10,2,70,22);
textbackground(Blue); clrscr;
textcolor(Yellow+128); Writeln;
Writeln('**********************************************');
Writeln('* TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI - HA NOI *');
Writeln('*
KHOA SAU DAI HOC
*');
Writeln('*
BAI TAP LON
*');
Writeln('*
THIET KE TOI UU VA TIN HOC UNG DUNG
*');
Writeln('*
GVHD: PGS.TS NGUYEN VIET TRUNG
*');
Writeln('* HOC VIEN:
NGO MANH HUNG
*');
Writeln('*

LOP:
XDCTGT - K11
*');
Writeln('**********************************************');
Writeln;
Writeln;
textcolor(2);
Writeln('CHUONG TRINH TOI UU HOA TUONG CHAN TRONG LUC');
textcolor(15);
Writeln('
Trinh tu lam viec
');
Writeln('1 - Nhap so lieu tu file.pas');
Writeln('2 - Nhap so lieu truc tiep ');
Writeln('3 - So lieu mau
');
Writeln('0 - Thoat khoi chuong trinh ');
writeln;
textcolor(2);
write('Xin moi chon ... ');
readln(so1);
if (so1 <1) or (so1 > 3) then
Begin
sound(800);
delay(2000);
textcolor(yellow);
Writeln('Xin chao - chuc ban may man ');
nosound;
READLN;
exit;

end else
Begin
textcolor(15);
Write('Ban da chac chan chua? chac chan, an Enter, chon lai an C');
End;
UNTIL ((so1>=0) and (so1<=3)) and (upcase(readkey)<> 'C');
so:=so1;
End;
Function tang(x:real):real;
Begin
Tang:=sin(x)/cos(x);
End;
procedure
vidu;
Begin
b:=0.5;

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
b1:=0.2;
h1:=0.8;
{ Writeln('
NHAP SO LIEP THIET KE');}
{ Write('Nhap chieu cao tuong chan
H(m)

{ Write('Tai trong rai deu
ho(m)
h0:=0.5;
{ Write('Trong luong rieng cua VL lam tuong chan gamaBT(KN/m3)
gamaBT:=25;
{ Write('Trong luong rieng cua dat dap
gamaD(KN/m3)
gamaD:=18;
{ Write('Goc ma sat trong cua dat
Phi(do)
Phi:=18;
{ Write('He so ma sat
Hsmasat
hsmasat:=0.45;
{ Write('Cuong do tieu chuan cua dat nen
R(KN/m2)
R:=300;
{ Write('Nhap he so k1,k2
k1:=0.04; k2:=0.2;
End;

= ');} h:=2;
= ');}
= ');}
= ');}
= ');}
= ');}
= ');}

procedure

nhap;
Begin
b:=0.5;
b1:=0.2;
h1:=0.8;
Writeln('
NHAP SO LIEP THIET KE');
Write('Nhap chieu cao tuong chan
H(m)
readln(h);
Write('Chieu cao dat dap tuong duong
h0(m)
readln(h0);
Write('Trong luong rieng cua VL lam tuong chan gamaBT(KN/m3)
readln(gamaBT);
Write('Trong luong rieng cua dat dap
gamaD(KN/m3)
readln(gamaD);
Write('Goc ma sat trong cua dat
Phi(do)
readln(Phi);
Write('He so ma sat
Hsmasat
readln(hsmasat);
Write('Cuong do tieu chuan cua dat nen
R(KN/m2)
readln(R);
Write('Nhap he so k1,k2
readln(k1,k2);
End;

= ');}

Procedure

= ');
= ');
= ');
= ');
= ');
= ');
= ');

aplucdat(b,b2,H,h0,gamaD,phi:real; Var Ex,zx:real);
{h0: tai trong rai deu}

= ');

var
anpha,teta,teta1,teta2,Ao,Bo:real;
lamdax,E,xitmax1,xitmax2:real;
Begin
H:=H+h1;
anpha:=arctan((b2-b)/h);
phi:=phi*pi/180; {Doi ra radian}
teta1:=phi;
teta2:=phi+anpha+phi/2;
Ao:=H*(H+2*h0)/2;
Bo:=-H*(H+2*h0)*tang(anpha)/2;

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
teta:=arctan(-tang(teta2)+
sqrt( (1/tang(teta1)+tang(teta2))*(tang(teta2)+Bo/Ao) ) );
lamdax:=(tang(teta)+tang(anpha))/(tang(teta+phi)+tang(phi/2+anpha));
E:=gamaD*cos(teta+teta1)*(Ao*tang(teta)-Bo)/sin(teta+teta2);
Ex:=E*cos(phi/2+anpha);
xitmax1:=gamaD*(h+h0)*lamdax;
xitmax2:=gamaD*h0*lamdax;
Zx:=(xitmax2*h*xitmax2/2+0.5*(xitmax1-xitmax2)*h*(xitmax2+(xitmax1xitmax2)/3) )/Ex;
End;
Procedure Trongluc(b,b1,b2,b3,h,h1,gamaBT:real;var P,zp:real);
Var
P1,p2,p3,p4,z1,z2,z3,z4,m:real;
Begin
m:=h1+(b1+b2+b3)/5;
P1:=b*h*gamaBT;
z1:=b/2+b1;
P2:=(b2-b)*h*gamaBT/2;
z2:=b+(b2-b)/3+b1;
P3:=h1*(b1+b2+b3)*gamaBT;
z1:=(b1+b2+b3)/2;
P4:=(m-h1)*(b1+b2+b3)*gamaBT/2;
z1:=(b1+b2+b3)*2/3;
P:=p1+p2+p3+p4;

zp:=(p1*z1+p2*z2+p3*z3+p4*z4)/p;
End;
Function
Kiemtoan:Boolean ;
var m,ro,F,W,e0,R1,ungsuat:real;
kt1,kt2,kt3:Boolean;
begin
{kiem tra chong lat}
m:=Ex*zx/P*zp;
if m <=0.8 then KT1:=true;
{Kiem tra chong truot}
m:=Ex/(hsmasat*P);
if m <=0.8 then KT2:=true;
{Kiem tra cuong do dat nen}
F:=(b1+b2+b3)*1;
W:=(b1+b2+b3)*(b1+b2+b3)*1/6;
e0:= Ex*zx/P;
ro:=W/F;
R1:=1.2*(R*(1+k1*(b-2))+k2*gamaD*(h-3));
if e0= 0 then ungsuat:=P/F;
if e0<=ro then ungsuat:=P/F+Ex*zx/W;
if e0>ro then ungsuat:=2*P/(3*1*(b/2-e0));
if ungsuat < R1 then KT3:=true;
{KT:=kt1+kt2+kt3;}
if (KT1 = true) and (KT2 = true) and (KT3 = true)then Kiemtoan:=True
else Kiemtoan:=False;
kiemtoan:=true;
{writeln('*****

', kt);}

end;
Procedure Tinhtoan(var b2d,b3d,mdd:real);
var Fmax,F,m,maaa:real;
Begin
Fmax:=100000000;
b2:=b+ h/20;
Repeat
b3:=0.20;
Repeat
aplucdat(b,b2,H,h0,gamaD,phi, Ex,zx);

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
Trongluc(b,b1,b2,b3,h,h1,gamaBT, P,zp);
if Kiemtoan=False then b3:=b3+0.01;
if kiemtoan=True then
begin
{ writeln('*************** hoan ho');}
m:= h1+(b1+b2+b3)/5;
F:= (b+b2)*h/2 + (h1+m)*(b1+b2+b3)/2;
if F < Fmax then
Begin
Fmax:=F;
b2d:=b2;
b3d:=b3;

mdd:= m;
End;
b3:=b3+0.01; {buoc la 1cm}
end;
until (b3>1.01);
b2:=b2+0.01;
until (b2 > h+0.01+b);
writeln('8888888888888 ',Fmax );
End;
BEGIN
clrscr;
menu(chon);
Case chon of
1: begin exit end;
2: begin
nhap;
writeln;
Writeln('Xin doi trong gia lat...');
Tinhtoan(b2,b3,m);
end;
3: Begin
vidu;
writeln;
Writeln('Xin doi trong gia lat...');
Tinhtoan(b2,b3,m);
end;
0: exit;
end;
{Clrscr;}
Writeln('CAC KICH THUOC HINH HOC CUA TUONG CHAN ');

Writeln(' H = ', h*100:10:2,' (cm)' );
Writeln(' b = ',b*100:10:2,' (cm)' );
Writeln('b1 = ',b1*100:10:2,' (cm)' );
Writeln('b2 = ',b2*100:10:2,' (cm)' );
Writeln('b3 = ',b3*100:10:2,' (cm)' );
Writeln('h1 = ',h1*100:10:2,' (cm)' );
Writeln(' m = ', m*100:10:2,' (cm)' );
Readln;
END.

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung
Phần II:
I.

bảng tính bằng EXCEL

Giới thiệu chung
Để tăng năng suất lao động và tránh sự lầm lẫn khi tính

toán kiểm toán tờng chắn BTXM, tôi lập ra bảng tính nhằm
khắc phục 2 nhợc điểm trên.
II.

Giới thiệu bảng tính

Bảng tính đợc trình bày các bớc tuần tự từ trên xuống dới,

các công thức và ghi chú rõ ràng nhằm mục đích giúp cho ngời
tính và ngời kiểm tra đợc thuận lợi tránh những sai sót không
đáng có.
Bảng tính đợc chia làm 3 Sheet, mỗi sheet có một công việc
riêng nh sau:
Sheet1: Thông số chung
Sheet này giới thiệu tuần tự và hệ thống các thông số ngời
tính phải nhập (có các màu đặc trung) và đa ra các công thức
cũng nh các lới chú thích, trích dẫn dễ hiểu giúp cho ngời tính
hiều rõ bản chất của phơng pháp tính
Sheet2: Tổ hợp
Sheet này chỉ tổ hợp các lực tác dụng lên tờng chắn từ
Sheet1 để làm cơ sở cho kiểm toán sau này
Sheet3: Kiểm toán ổn định
Sheet này lấy các thông số tính toán từ Sheet2 để kiểm toán
theo 3 trạng thái giới hạn là:
- Kiểm toán khả năng chống lật
- Kiểm toán khả năng chống trợt
- Kiểm toán cờng độ đất nền

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11


Bài tập lớn Thiết Kế Tối Ưu và Tin Học ứng Dụng
Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS : Nguyễn Viết Trung

Học viên : Ngô Mạnh Hùng
Lớp
: XDCTGT K11