평면(平面)트러스 구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)

Shape Optimization of Plane Truss Structures

본(本) 연구(硏究)에서는 전(全) 해석과정(解析過程)을 two-Levels로 나누었다. Level 1 에서는 two-phases로 나누어 단면(斷面)을 최적화(最適化)하고, Level 2 에서는 트러스의 절점좌표(節點座標)를 변수(變數)로 하여 형상(形狀)을 최적화(最適化)하는 알고리즘을 제시(提示)한 것이다. 이 알고리즘의 Level 1 에서는 유도(誘導)된 비선형계획문제(非緣形計劃問題)를 SUMT 문제(問題)로 변환(變換)시켜 Modified Newton-Raphson Method에 의한 SUMT 법(法)을 채택하고, Leve1 2 에서는 Powell Method의 일방향(一方向) 탐사기법(探査技法)에 의해 목적함수(目的凾數)만이 최소(最小)가 되도록 하는 기법(技法)을 도입하여 최적화(最適化)알고리즘을 제시(提示)하였다. 제시(提示)된 알고리즘을 트러스의 형태(形態), 설계제약조건(設計制約條件), 재하조건(載荷條件) 등을 변화(變化)시켜 가면서 수종의 트러스에 적용(適用)하여 수치계산(數値計算)을 실시하고, 그 결과(結果)를 다른 알고리즘의 결과(結果)와 비교(比較)하므로서 알고리즘의 타당성(妥當性), 안전성(安全性), 적용성(適用性)을 검토하였다. 연구결과(硏究結果)의 two-Level 알고리즘은 트러스의 설계조건(設計條件)에 구애받지 않고 트러스의 형상최적화(形狀最適化)에 적용(適用)할 수 있으며, 안정성(安定性) 있게 비교적(比較的) 빠른 속도(速度)로 최적해(最適解)에 수렴(收斂)한다는 사실이 확인되었다.

The algorithm Proposed utilizes the two-levels technique. In the first level which consists of two phases, the cross-sectional area of the truss member is optimized by transforming the nonlinear problem into SUMT, and solving SUMT utilizing the modified Newton-Rahson method. In the second level, the geometric shape is optimized utilizing the unindirectional search technique of the Powell method which make it possible to minimize only the objective function. The algorithm Proposed in this study is numerically tested for several truss structures with various shapes, loading conditions and design criteria, and compared with the results of the other algorithms to examine its applicability and stability. The numerical comparisons show that the two-Levels algorithm Proposed in this study is safely applicable to any design criteria, and the convergency rate is relathely fast and stable compared with other iteration methods for the geometric optimization of truss structures.