領域有限要素法と接続部材反力推定を用いた船舶全体構造の最適化に関する研究

船舶整体结构域有限元优化及连接构件反力估计研究

• 批准号: 21H01546
• 负责人: 北村 充
• 金额: $ 4.74万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01546/
• 关键词: 領域有限要素法; 接続部材反推定; 強化学習最適化; 船体構造解析; 領域有限要素; 構造最適設計; 船体構造; 接続部材反力推定; 最適化; 船舶構造

領域有限要素法の並列化に向けて，より高速で適切な反復計算法を検討した．準ニュートン法は，BFGS法などで定めた探索方向に一変数探索を実施し，最小点を求める方法である．目的関数とする全ポテンシャルエネルギーは更新量の２次関数になるため，3回の計算により最小点が得られることを確認した．これより，BFGS法などの探索方向決定法と一変数探索の組み合わせが適切であることが判明した．構造最適化には応力の制約条件があり，領域有限要素法の応力算出において，計算時間と記憶領域が膨大になってしまう課題がある．検討中の構造最適化計算では，同一設計変数がカバーする全領域の応力を求める必要はなく，主要部のみの応力を求めれば良いことが確認され，主要部に含まれる内部節点の消去を終盤に実施することにより，本目的を達成できることに帰着した．部材単位の最適化実施のために，接続部材反力を推定する方法を検討した．有限要素解析で得た変位から節点力を求め，その後，境界応力を求めることが可能であるが，シェル要素の場合，要素辺に分布する境界力の積分値が節点力になるため，節点力を各辺に作用する分布荷重成分に分配することが問題となる．要素中央の応力値を用いることにより適切な分布荷重成分の分配量を得る方法を確立した．

The dome-finite element method <s:1> parallelization に seeks けて, よ high-speed で appropriate な repeated calculation method を検 for を検 た. Method of quasi ニ ュ ー ト ン は, BFGS method な ど で set め た exploring direction に variations for exploring を be し, least point を め る method で あ る. Purpose masato number と す る full ポ テ ン シ ャ ル エ ネ ル ギ ー は の update quantity number two masato に な る た め, 3 の back calculation に よ り minima が must ら れ る こ と を confirm し た. <s:1> れよ れよ, BFGS method な <s:1> exploration direction determination method と one-variable exploration <s:1> set み appropriate わせが である とが とが determination of た. Structure optimization に は 応 force の restriction conditions が あ り, field finite element method is の 応 force calculate に お い て, computing time と memory areas が swelled に な っ て し ま う subject が あ る. Beg の structure optimization calculation で 検 は, the same number of design variations が カ バ ー す る full-scope の 応 force を o め る necessary は な く, main department の み の 応 force を o め れ ば good い こ と が confirm さ れ, main department contains に ま れ る internal nodes の elimination を endgame に be applied す る こ と に よ り, this purpose を reach で き る こ と に 帰 the し た. The <s:1> optimal application <s:1> of the 単 position of the component is carried out ために, and the <s:1> reaction force を presumption する method of the 続 component is used to determine the た. Finite element analytic で have た - a か ら nodal force を め, そ の, state 応 force め を o る こ と が may で あ る が, シ ェ ル elements の occasions, elements 辺 に distribution す る boundary numerical が の integral node forces に な る た め, nodal force を each 辺 に role す る distributed load composition distribution of に す る こ と が problem と な る. On elements of the central の 応 force numerical を with い る こ と に よ り appropriate な distributed load composition の allocation amount を method る を establish し た.

项目成果

Study on Optimal Design of a Folding-Type Hatch Cover Considering Material Selection

考虑材料选择的折叠式舱口盖优化设计研究

• DOI: 10.5957/jspd.12190063
• 发表时间: 2021
• 期刊: JOURNAL OF SHIP PRODUCTION AND DESIGN
• 影响因子: 0.4
• 作者: Gerry Liston Putra; Mitsuru Kitamura; Akihiro Takezawa
• 通讯作者: Akihiro Takezawa

Universitas Indonesia(インドネシア)

印度尼西亚大学（印度尼西亚）

Design optimization of functionally graded lattice infill total hip arthroplasty stem for stress shielding reduction

用于减少应力屏蔽的功能梯度网格填充全髋关节置换术柄的设计优化

• DOI: 10.1177/09544119221075140
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine
• 作者: Nomura Jumpei;Takezawa Akihiro;Zhang Heng;Kitamura Mitsuru
• 通讯作者: Kitamura Mitsuru

微圧縮超弾性体の大変形解析に適用できるシェル要素の定式化

适用于微压缩超弹性体大变形分析的壳单元公式

• 发表时间: 2021
• 作者: 林諒汰;金野祥久;山本剛大，山田貴博
• 通讯作者: 山本剛大，山田貴博

Material Cost Minimization Method of the Ship Structure Considering Material Selection

• DOI: 10.3390/jmse11030640
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Journal of Marine Science and Engineering
• 影响因子: 2.9
• 作者: Gerry Liston Putra;M. Kitamura