境界要素法による三次元連続体の形状・形態最適設計法の開発

使用边界元法开发三维连续体形状和形式的优化设计方法

• 批准号: 03650080
• 负责人: 山崎 光悦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650080/
• 关键词: 形状最適化; 境界要素法; 設計感度解析; 近似法; 形態最適化; 大域的最適解探索; トンネル法

1.多孔体解析特殊境界要素法の検討‥‥最大剛性設計問題を対象に,物体内部に架空の複数の楕円体空孔を点在させたときの変位解析を,無限体中に楕円体空孔が存在する場合の基本解をもとに実施する境界要素法を考察し,基本的な例題への適用を試みた.しかしその結果をもとに実在する空孔の位置や寸法を決定する合理的な基準を見出すまでには至らなかった.今後さらに詳しい検討が必要である.2.近似最適化問題構成法の検討‥‥2次元および3次元連続体の形状最適化を対象に,直接微分法に基づく設計感度解析法の具体的な定式化を行い,対応するプログラムを作成して基本例題の解析結果からその有効性,精度を確認した.また少数の設計変数で任意形状を表現する具体的方法として空孔形状などの表現に適した三角級数補間法と,より複雑な形状の表現に適したアイソパラメトリック補間法を取上げ,最大剛性設計,最小重量設計問題に適用して有効性を検証した.さらにそれらの成果をもとに,目的関数を設計変数の二次式に,感度解析結果をもとに変位・応力制約条件を設計変数の線形式に近似する近似解法を考案し,基本的な設計例に適用してその効率などについて検討した結果,最適解を得るまでに必要な境界要素解析,設計感度解析回数を大幅に削減できることを確認した.3.トンネル法による大域的最適解探索法の検討‥‥局所解の存在する制約付き最適化手法として,1つの局所解の位置に関数値が無限大となる極を導入した人為的な修正目的関数から現在の極小値よりさらに値の小さい設計点を探索する方法を考案し,基本的な構造設計例に適用して有効性を確認したが,空孔の設置・消滅により異なったトポロジに自動的に移項させる問題への適用までには至らなかった.今後さらに形態最適化問題への有効性の検討が必要である.

Analytical special boundary element method 1. The porous body の 検 please...... maximum rigidity design problem を like に seaborne, object interior に overhead の plural の 楕 を point has drifted back towards ¥ body empty hole in さ せ た と き の - analytic を, infinite body in に 楕 has drifted back towards ¥ body empty holes exist が す る occasions の basic solution を も と に be applied す を investigation し る boundary element method, the basic な sample へ の applicable を try み た. し か し そ の results を も と に be in す る の empty hole location や を "method determine す る out reasonable benchmark な を す ま で に は to ら な か っ た. Future さ ら に detailed し い beg が 検 necessary で あ る. 2. The approximate optimization problems form method の 検 please...... two yuan お よ び three yuan even の 続 body shape optimization を like に seaborne, direct differentiation に base づ く design sensitivity analytical method の specific な demean を い, 応 seaborne す る プ ロ グ ラ ム を made し て basic sample の analytical results か ら そ の is sharper, precision を indeed Recognize し た. ま た minority の design - several で す を performance any shape る concrete ways と し て empty hole shape な ど の performance に optimum し た fill trigonometric series method between と, よ り complex 雑 な shape の performance に optimum し た ア イ ソ パ ラ メ ト リ ッ ク filling method between を take げ, maximum rigidity design, the minimum weight design problem に applicable し て have sharper sex を 検 card し た. さ ら に そ れ ら の results を も と に to masato number を design - の に secondary type, sensitivity analytical results を も と に - a · 応 power restriction conditions を design - number の line form に approximate す る approximate method し を test case, the basic な design example に applicable し て そ の sharper rate な ど に つ い て beg し 検 た as a result, the optimal solution を must る ま で に necessary な boundary element analysis, design sensitivity analysis Several を に sharply cut で き る こ と を confirm し た. 3. ト ン ネ ル method に よ る method of the optimal solution of the large domain exploration の 検 please...... bureau existence す の る restrict pay き optimization technique と し て, 1 つ の bureau solution の position に masato the numerical が infinite と な る extremely を import し た man-made な fixed number of purpose masato か ら の now on tiny numerical よ り さ ら に numerical の small さ い design point を explore す る method し を test case, the basic な structure design example に applicable し て have sharper sex を confirm し た が, empty hole の Settings, eliminate に よ り different な っ た ト ポ ロ ジ に automatic に transposition さ せ る problem へ の applicable ま で に は to ら な か っ た. In the future, the issue of the optimization of さらに morphology will be discussed in terms of the effectiveness of へ さらに and 検, as well as the necessity of が.

项目成果

山崎 光悦,尾田 十八,坂本 二郎,林 文俊: "境界要素法による形状最適化のための設計変数縮約法" 日本機械学会論文集,A編. 57. 2451-2455 (1991)

Koetsu Yamazaki、Juhachi Oda、Jiro Sakamoto、Fumitoshi Hayashi：“使用边界元法进行形状优化的设计变量缩减方法”日本机械工程师学会会刊，A 版 57. 2451-2455 (1991)。

山崎 光悦: "トンネル法による大域的最適解の探索" 日本機械学会第69期全国大会講演会講演論文集,A編. 910ー62. 673-675 (1991)

Koetsu Yamazaki：“使用隧道法寻找全局最优解决方案”第 69 届日本机械工程师学会全国会议论文集，A 版 673-675。

山崎 光悦,坂本 二郎,尾田 十八,北野 正巳: "境界要法による最小重量形状決定法の効率化" 日本機械学会論文集,A編. 57. 2992-2998 (1991)

Koetsu Yamazaki、Jiro Sakamoto、Juhachi Oda、Masami Kitano：“利用边界法提高最小重量形状确定方法的效率”，日本机械工程师学会会刊，A 版，57。2992-2998（1991 年）。

山崎 光悦,坂本 二郎,北野 正巳: "境界要素法による三次元形状感度解析法と最小重量設計への応用" 日本機械学会論文集,A編.

Koetsu Yamazaki、Jiro Sakamoto、Masami Kitano：“使用边界元法的三维形状敏感性分析方法及其在最小重量设计中的应用”日本机械工程学会会议录，A 卷。

山崎 光悦,坂本二郎: "境界要素法による形状感度解析法の比較と最小重量設計への応用" 日本機械学会論文集,A編. 57. 1910-1915 (1991)

Koetsu Yamazaki、Jiro Sakamoto：“使用边界元法的形状敏感性分析方法的比较及其在最小重量设计中的应用”，日本机械工程师学会会刊，A 版，1910-1915 年（1991 年）。