2차원 외팔보의 형상변수에 대한 민감도 오차해석

Sensitivity Error Analyses with Respect to Shape Variables in a Two-Dimensional Cantilever Beam

본 연구에서는 준 해석적 방법에 촛점을 맞추어 전개를 하려 한다. 대개의 최적설계방식이 그렇듯 준 해석적 방법도 치수변수에 관해 응용이 이루어졌는데 그 정 확도에 문제가 나타나지는 않는다. 그러나 최근 형상변수에 대해 응용을 할 경우 오 차가 큰 것이 발견되었다. 물론 치수변수에 관해서도 준 해석적 방법에서 오차가 존 재한다는 보고 있으나 그 절대량이 크지 않으므로 그다지 심각하지 않다고 사료된다. 여기서는 준해석적 방법의 오차의 과정이 수학적으로 전개될 것이며, 설정된 구조물에 대한 수치적 계산결과가 논의 될 것이다. 해석의 대상 구조물로는 엄밀해가 존재하 여 비교분석이 용이한 2차원 외팔보가 선택되었으며, 여러가지 방법과의 비교로서 준 해석적 방법이 논의되고 효과적인 방법선택이 제안될 것이다.

Sensitivity information is required in the optimal design process. In structural optimization, sensitivity calculation is a bottleneck due to its complexities and expensiveness. Various schemes have been proposed for the calculation. Analytic and finite difference methods are the most popular at the present time. However, they have advantages and disadvantages in different ways. Semi-anayltic method has been suggested to overcome the difficulties. In spite of the excellency, the semi-analytic method has been found to possess numerical error quite much with respect to shape variables. In this research, the error from each method is evaluated and compared using a shape variable. A two-dimensional beam is selected for an example since it has mathematical solution. An efficient method is suggested for the structural optimization which utilizes finite element method.