A Study on the Shape and Thickness Optimizations of Shells Using CAGD through Minimization of Strain Energy with Volume Constraint

CAGD를 사용한 쉘의 형상 및 두께 최적화에 관한 연구 (부피 제약조건을 사용한 변형에너지의 최소화)

  • Published : 1999.12.01

Abstract

본 논문에서는 쉘 최적화에 대한 연구 결과를 기술하였다. 본 연구의 주목적은 쉘 구조물의 최적형상과 두께 분포를 찾는데 있다. 쉘의 변형에너지를 목적함수로 사용하고 초기 쉘의 부피를 제약조건을 고려하였다. 본 연구에서는 Computer-Aided Geometric Design (CAGD) 기법을 이용하여 쉘의 형상과 그 두께 분포를 표현하였고 쉘의 변형에너지를 측정하기 위해서 가변형 도를 채용한 퇴화 쉘 요소(Degenerated Shell Element)를 도입하였다. 최적 값을 구하기 위해서 세 가지 수학적 프로그래밍 기법을 제공하는 프로그램 DOT를 사용하였다. 마지막으로 새로이 개발된 쉘 최적화시스템의 효율성을 최적화예제로써 증명하였다.

Keywords

References

  1. Computational Geometry Faux, I. D.;Pratt, M. J.
  2. Curves and Surfaces for computer aided geometric design Farin, G.
  3. Report of Mech. Eng. Dept., MIT Surfaces for computer-aided design of space figures Coons, S.A.
  4. Festschrift Erwin Stein, Nonlinear computational mechanics - a state of the art Strategies in shape optimization of free-form shells Ramm, E.;Bletzinger, K.U.;Kimmich, S.;P. Wriggers(ed.);W. Wagner(ed.)
  5. Computing Systems in Eng. v.2 Efficient modelling in shape optimal design Bletzinger, K.U.;Kimmich, S.;Ramm, E.
  6. Numerische Mathematik v.38 The nonlinear programming method of Wilson. Han and Powell with an augmented Lagrangian type line search function Schittkowski, K.
  7. Int. J. Numer. Meth. Engng. v.24 The method of moving asymptotes a new method for structural optimization Svanberg, K.
  8. Structural Engineering Review v.5 Structural optimization of variable thickness plates and free form shell structures Rao, N.V.R.;Hinton, E.
  9. Int. J. Numer. Meth. Engng. v.22 A new nine-node degenerated shell element with enhanced membrane and shear interpolation Huang, H.C.;Hinton, E.
  10. The NAG Fortran library manual
  11. The Finite Element Method-Linear static and dynamic finite element analysis Hughes, T.J.R.
  12. Proc. of $4^{th}$ International Conference on Computational Structures Technology and the International Conference on Engineering Computational Technology - Advances in Computational Structural Mechanics On the reliability of optimized shells Lee, S.J.;Hinton, E.;B.H.V. Topping(ed.)
  13. DOT manual VMA Engineering
  14. C/R/490/84a, Dept. of Civil. Eng., University College of Swansea User guide to the Gold suite of programs Crook, A.J.L.;Hoe, Y.C.;Hinton, E.;Stagg, K.G.
  15. C/ph/126/89, Dept. of Civil Eng., University of Wales A fintie element procedure for the solution of Euler equations on unstructured meshes Peiro, J.
  16. J. Amer. Concr. Inst. v.61 Computer analysis of cylindrical shells Scordelis, A.C.;Lo, K.S.