Mechanical Characteristic Test of Architectural ETFE Film Membrane

크기최적화 이후에 나타나는 공간구조물의 후 좌굴 거동 변화에 대한 연구

This paper investigates the variation of post-buckling behaviours of spatial structures after sizing optimization with linear assumptions. The mathematical programming technique is used to produce the optimum member size of spatial structures against external load. Total weight of structure is considered as the objective function to be minimized and the displacement occurred at loading point and member stresses of structures are used as the constraint functions. The finite difference method is used to calculate the design sensitivity of objective function with respect to design variables. The post-buckling analysis carried out by using the geometrically nonlinear finite element analysis code ISADO-GN. It is found to be that there is a huge difference between the post buckling behaviours of the initial and optimized structures. Therefore, the stability of optimized spatial structures with linear assumption should be throughly checked by appropriate nonlinear analysis techniques. Finally, the present numerical results are provided as benchmark test suite for future study of large spatial structures.

본 연구에서는 선형이론을 바탕으로 한 이산계열 대공간구조물의 크기최적화에 따른 후좌굴 거동의 변화에 대하여 조사하고 그 결과를 기술하였다. 먼저 공간구조물의 최적의 부재크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화 해야하는 공간구조물의 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 크기최적화를 통하여 도출된 최적 부재패턴을 가지는 공간구조물의 후좌굴 거동을 통합 비선형해석기법으로 해석하고 그 결과를 분석하였다. 수치해석을 통하여 크기최적화에 따른 공간구조물의 후좌굴 거동의 변화는 매우 큰 것으로 나타났으며 이러한 후좌굴 거동의 변화에 대한 예측과 분석결과가 공간 구조물의 설계에 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 제시한 수치해석 결과는 이산계열 대공간구조물의 설계에 기본 데이터로 제시하였다.