한국전산구조공학회논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)

  • 제14권2호
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  • Pages.159-171
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  • 2001
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  • 1229-3059(pISSN)
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  • 2287-2302(eISSN)
한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
권호 표지

변분공식화를 이용한 2차원 아치 구조물의 설계민감도 해석 및 최적설계

Design Sensitivity Analysis and Optimization of Plane Arch Structures Using Variational Formulation

  • 최주호 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)
  • 발행 : 2001.06.01
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초록

평면 아치 구조물에 대해 선형 탄성 변분방정식에 기반을 둔 설계민감도 해석을 위한 일반적 이론을 개발하였다. 아치 구조물내의 임의 마디에 정의된 응력범함수를 고려하였고 이에 대한 설계민감도 공식을 유도하기 위해 전미분(material derivative) 개념과 보조(adjoint) 변수 방법을 도입하였다. 얻어진 민감도 공식은 구조해석 결과를 얻고 나면 이들로부터 단순 대수연산을 통해 계산이 되므로 적용이 간편할 뿐 아니라 해의 정확도가 높은 잇점이 있다. 본 방법은 아치의 형상을 매개변수를 통해 표현하므로 얕은 아치에 국한하지 않고 어떠한 형상도 고려가 가능하며, 나아가서 아치의 형상변화를 형상에 대해 수직뿐 아니라 접선방향도 포함하여 일반적으로 고려하므로 다양한 형상설계가 가능하다. 몇 가지 예제에서 민감도 계산을 수행함으로써 본 방법의 정확도와 효율성을 입증하였으며, 두 가지의 설계최적화 문제를 대상으로 실제로 두께 및 형상최적설계를 수행하였다.

키워드

참고문헌

  1. Mech Struct. & Mach v.18 no.3 Accuracy analysis of the semi-analytical method for shape sensitivity calculations Barthelemy,B.;Haftka,R.T.
  2. Computer Aided Optimal Design: Structural and Mechanical Systems Shape design sensitivity analysis and optimal design of structural systems Choi,K.K.;C.A.Mota Soares(ed.)
  3. Mech. Struct. & Mach v.15 A variational approach to sensitivity analysis and structural optimization of plane arches Dems,K.;Mroz,Z.
  4. Comput. Struct v.28 Shape design sensitivity analysis of structures containing arches Dopker,B.;Choi,K.K.;Benedict,R.L.
  5. J. Opt. Theory & Appl v.58 Design sensitivity for arch structures with respect to midsurface shape under static loading Chenais,D.;Rousslet,B.;Benedict,R.
  6. Comput. Struct. v.48 Shape design sensitivity analysis and optimization of general shape arches Kim,I.Y.;Kwak,B.M.
  7. J. Opt. Theory & Appl v.97 A dircet approach to the minimization of the maximal stress over an arch structure Habbal,A.
  8. ANSYS Help System(Release 5.5)
  9. User's Manual for IDESIGN (version 3.5) Arora,J.S.;Tseng,C.H.
  10. Concepts and Applications of Finite Element Analysis Cook,R.D.;Malkus,D.S.;Plesha,M.E.
  11. Design Sensitivity Analysis of Structural Systems Haug,E.J.;Choi,K.K.;Komkov,V.
  12. Ph.D.Thesis, Dept. of Mechanical Engineering, University of Iowa Sizing and shape design sensitivity analysis of built-up structures including curved components and related topics Dopker,B.
  13. Digital Visual Fortran Version 6.0 Home Page Digital Equipment Corporation
  14. Advances in Engineering Software v.30 A CAD-based design parameterization for shape optimzation of elastic solids Hardee,E.;Chang,K.H.;Tu,J.;Choi,K.K.;Grindeanu,I.;Yu,X.
  15. Computational Geometry for Design and Manufacture Faux,I.D.;Pratt,M.J.