生物学的手法を用いた大空間構造物の形状最適設計手法の開発

利用生物学方法开发大空间结构优化设计方法

• 批准号: 07855067
• 负责人: 柴田 良一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Gifu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07855067/
• 关键词: 大空間構造物; 最適設計; 位相最適化; 崩壊加速度

本研究では、現行の数理計画的手法に加え、生物の形態生成機構を応用した、大空間構造物の形状最適設計手法の開発を目的として、以下の点を検討した。1.大空間構造物の形態生成を支配する要因を、数値解析に基づいて分析し、注目する設計変数や目的とする指標を定めた。具体的には、大空間構造物の耐震性能を評価する上で重要になる指標として崩壊加速度に注目し、弾塑性応答解析を実行した。その結果、現行の設計基準に基づいて設計された円筒ラチスシェルでは、500gal程度の入力加速度で崩壊することを確認した。2.最適化の初期形状を選定するために、遺伝アルゴリズムの導入を検討した。建築構造分野での応用例を分析し、確率的選択法による有効性を検討したが、十分な結論が得られなかった。今後は、情報処理分野の応用例についても検討を進め、導入方法を検討してゆく必要がある。3.部材断面の最適化に対して、ニューラルネットワークを利用した評価方法を検討した。基礎的検討として、部材に発生する応力値に基づいて部材断面を最適化する応力比例法について、有効性を確認した。また、部材の取捨選択については、応力レベルの低い部材から削除してゆく方法を行い、最適形状に到達することを確認した。続いて、ニューラルネットワークに関しては、プロトタイプのツールを開発し、鋼材の履歴特性に関する学習や推論について検証を行った。以上の基礎的検討に基づいて、今後は生物学的なシステムの導入を図ることが、非常に有効であることが確認できた。

This study で は, current の mathematical program of に え, biological の morphological formation mechanism を 応 with し た, large space structures の shape optimal design gimmick の open 発 を purpose と し て, the following の を beg し 検 た. 1. The large space structure の morphological formation を dominate す る by を, the numerical analytical に づ い て analysis し, striking す る design purpose - several や と す る index set を め た. Specific に は, large space structures の を seismic performance evaluation of 価 す る で important に な る index と し て collapse に attention し 壊 acceleration, 弾 plastic 応 a parsing を line be し た. そ の results, the design datum に の づ い て design さ れ た has drifted back towards &yen; tube ラ チ ス シ ェ ル で は, degree of 500 gal の acceleration で collapse into force 壊 す る こ と を confirm し た. 2. Optimize the initial shape of the <s:1>, select するために, leave 伝ア ゴリズム ゴリズム, and import を検 to discuss た. Construction eset で の し を 応 cases analysis, probabilistic sentaku method に よ る have sharper sex を beg し 検 た が, very な conclusion が ら れ な か っ た. Future は, intelligence 処 eset の 応 cases に つ い て も beg を 検 into め, import methods を beg し 検 て ゆ く necessary が あ る. 3. Department of material section optimal の に し seaborne て, ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク を using し た review 価 method を beg し 検 た. Of basic 検 と し て, department に 発 raw す る 応 force numerical に base づ い て department of material section を optimization す る 応 force ratio method に つ い て, have sharper を confirm し た. ま た, department の trade-off sentaku に つ い て は, 応 レ ベ ル の low い department material か ら pruned し て ゆ を line い く method, the optimum shape に reach す る こ と を confirm し た. 続 い て, ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク に masato し て は, プ ロ ト タ イ プ の ツ ー ル を open 発 し and fulfillment of steel の bearing features に masato す る learning や inference に つ い て 検 line card を っ た. Based the above の beg に 検 base づ い て, future は biology な シ ス テ ム の import を 図 る こ と が, very に have sharper で あ る こ と が confirm で き た.

项目成果

柴田良一: "単層屋根型円筒ラチスシェルの崩壊加速度の分析" 日本建築学会東海支部研究報告集. 34. 329-332 (1996)

柴田良一：《单层屋顶型圆柱格壳的倒塌加速度分析》日本建筑学会东海分会研究报告34. 329-332（1996）

柴田良一: "フレーム理論によるモデル表現を用いた2次元トラス構造物の位相最適化設計" 日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 453-454 (1995)

Ryoichi Shibata：“基于框架理论的二维桁架结构的拓扑优化设计”日本建筑学会会议学术讲座摘要 B-1（1995）。