Optimal structural desingn generall

Optimal structural desingn generally deals with frame or shell structures where the optimization is limited to resizing of structural members to obtain optimum cross-sections or thicknesses. Shape optimization solves another class of problems involving continuous structural components where the optimum shape (the shape of the boundaries and the surfaces of the components) is determined. This report describes shape optimization of three-dimensional structural components. The finite element method of analysis is used employing the 20-noded isoparametric element. The objective function, mass, is minimized by the direct use of nonlinear mathematical programming, specifically the feasible direction method. Numerical shape representation and the selection of design variables are the most important aspects of the problem. The problem is addressed from a practical standpoint and techniques are presented to minimize the number of desingn variables. Isoparametric representation of the surfaces and the numerical superposition of shapes are discussed. These techniques are compared and demonstrated on simple cantilever beams and their minimum mass designs are obtained. In one example, the optimum shape of a non-uniform cross-sectinal beam is obtained under stress constraint. The final design has a crosssectional shape varying over the length of the beam which could not be predicted using the bending theory of beams. One major difficulty encountered in some problems was that the shape changes during the optimization process may require a change in the finite element mesh because the initial configuration of the finite element mesh may result in very distorted elements for the new shape. The analyis with a mesh containing distorted elements may not be possible at all or the results of the analysis may be inaccurate

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Desingn เหมาะสมโครงสร้างเกี่ยวข้องกับโครงสร้างเฟรมหรือเปลือกที่จำกัดขนาดของโครงสร้างสมาชิกจะได้รับ cross-sections ที่เหมาะสมหรือความหนาที่เพิ่มประสิทธิภาพโดยทั่วไป ปรับรูปร่างแก้ชั้นอื่นอย่างต่อเนื่องส่วนประกอบโครงสร้างที่เป็นตัวกำหนดรูปร่างเหมาะสม (รูปร่างของขอบเขต) และพื้นผิวของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับปัญหา รายงานนี้อธิบายถึงปรับรูปร่างของส่วนประกอบโครงสร้างสามมิติ ใช้วิธีวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดใช้องค์ประกอบ isoparametric 20 noded ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ มวล ถูกย่อเล็กสุด โดยใช้โปรแกรมคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้น โดยเฉพาะวิธีการทิศทางเป็นไปได้โดยตรง แสดงรูปร่างของตัวเลขและการเลือกตัวแปรการออกแบบเป็นลักษณะสำคัญของปัญหา ต่างจากอันที่จริงปัญหา และเทคนิคแสดงเพื่อลดจำนวนตัวแปร desingn กล่าวแสดง Isoparametric ของพื้นผิวและ superposition เลขของรูปร่าง เทคนิคเหล่านี้จะเปรียบเทียบ และแสดงบนคาน cantilever ที่เรียบง่าย และจะได้รับการออกแบบโดยรวมต่ำสุด ตัวอย่างหนึ่ง ได้รูปร่างเหมาะสมของแสงไม่สม่ำเสมอขน sectinal ภายใต้ความเครียด การออกแบบขั้นสุดท้ายมีรูป crosssectional ที่แตกต่างกันมากกว่าความยาวของคานซึ่งอาจไม่สามารถคาดการณ์โดยใช้ทฤษฎีการดัดของคาน ปัญหาสำคัญหนึ่งที่พบในปัญหาว่า การเปลี่ยนแปลงรูปร่างในระหว่างกระบวนการปรับให้เหมาะสมอาจต้องเปลี่ยนตาข่ายไนต์เนื่องจากการกำหนดค่าเริ่มต้นของตาข่ายไนต์อาจส่งผลให้องค์ประกอบเพี้ยนมากสำหรับรูปร่างใหม่ Analyis กับตาข่ายที่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่เพี้ยนอาจไม่ได้ทั้งหมด หรือผลของการวิเคราะห์อาจไม่ถูกต้อง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

และดีไซน์ได้โครงสร้างที่เหมาะสมโดยทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับกรอบหรือโครงสร้างเปลือกที่การเพิ่มประสิทธิภาพจะถูก จำกัด การปรับขนาดของโครงสร้างที่เหมาะสมที่จะได้รับส่วนข้ามหรือความหนา การเพิ่มประสิทธิภาพของรูปร่างชั้นอื่นแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบโครงสร้างอย่างต่อเนื่องที่มีรูปร่างที่ดีที่สุด (รูปทรงของรอยต่อและพื้นผิวของชิ้นส่วนนั้น) จะกำหนด รายงานนี้จะอธิบายถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของรูปร่างสามมิติส่วนประกอบโครงสร้าง วิธีการองค์ประกอบ จำกัด ของการวิเคราะห์จะใช้การจ้างองค์ประกอบ 20 noded isoparametric ฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์มวลจะลดลงจากการใช้โดยตรงของการเขียนโปรแกรมทางคณิตศาสตร์เชิงเส้นโดยเฉพาะวิธีการที่เป็นไปได้ทิศทาง ตัวแทนรูปร่างเชิงตัวเลขและการเลือกของตัวแปรการออกแบบเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของปัญหา ปัญหาคือการแก้ไขจากมุมมองในทางปฏิบัติและเทคนิคที่นำเสนอในการลดจำนวนของตัวแปรและดีไซน์ได้ ตัวแทน Isoparametric ของพื้นผิวและซ้อนทับตัวเลขของรูปทรงที่มีการกล่าวถึง เทคนิคเหล่านี้จะเปรียบเทียบและแสดงให้เห็นบนคานคานที่เรียบง่ายและการออกแบบของพวกเขามวลขั้นต่ำจะได้รับ หนึ่งในตัวอย่างรูปร่างที่เหมาะสมของคานข้าม sectinal ไม่สม่ำเสมอจะได้รับภายใต้ข้อ จำกัด ความเครียด การออกแบบขั้นสุดท้ายมีรูปร่างที่แตกต่างกัน crosssectional มากกว่าความยาวของคานที่ไม่สามารถคาดการณ์โดยใช้ทฤษฎีการดัดของคาน หนึ่งในความยากลำบากที่สำคัญที่พบในปัญหาบางอย่างคือการที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในระหว่างขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพอาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงในตาข่ายองค์ประกอบ จำกัด เนื่องจากการตั้งค่าเริ่มต้นของตาข่ายองค์ประกอบ จำกัด อาจส่งผลให้องค์ประกอบที่บิดเบี้ยวมากสำหรับรูปร่างใหม่ analyis ด้วยตาข่ายที่มีองค์ประกอบที่บิดเบี้ยวอาจจะไม่ได้ผลหรือทั้งหมดของการวิเคราะห์อาจไม่ถูกต้อง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โครงสร้างที่เหมาะสมโดยทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับ desingn หรือเปลือกกรอบโครงสร้างที่เหมาะสมถูก จำกัด ให้ปรับขนาดของสมาชิกที่จะได้รับที่เหมาะสมหรือโครงสร้างและความหนา . รูปร่างการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของคลาสอื่นต่อเนื่องที่รูปร่างที่เหมาะสม ( รูปร่างของขอบเขต และพื้นผิวของชิ้นส่วน ) เป็นคนกำหนดรายงานนี้จะอธิบายถึงรูปร่างที่เหมาะสมของโครงสร้างสามมิติ วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ใช้วิธีการ noded ไอโซพาราเมตริก 20 องค์ประกอบ มีฟังก์ชันมวลจะลดลงโดยการใช้โดยตรงของโปรแกรมคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้นโดยเฉพาะทิศทางที่เป็นไปได้การแสดงรูปร่างตัวเลขและการเลือกตัวแปรที่ออกแบบเป็นลักษณะที่สำคัญที่สุดของปัญหา ปัญหาเขียนจากมุมมองในทางปฏิบัติและเทคนิคที่นำเสนอเพื่อลดจำนวนตัวแปร desingn . การเป็นตัวแทนไอโซพาราเมตริกของพื้นผิวและการใช้รูปทรงที่กล่าวถึงเทคนิคเหล่านี้จะเปรียบเทียบและแสดงบนคานสะพานง่ายและการออกแบบที่น้อยที่สุด โดยมีจำนวน ในตัวอย่างหนึ่ง รูปร่างที่เหมาะสมของความไม่สม่ำเสมอ sectinal ข้ามคานได้ภายใต้ข้อจำกัด ความเครียด การออกแบบขั้นสุดท้ายมี crosssectional รูปร่างที่แตกต่างกว่าความยาวของคาน ซึ่งไม่สามารถคาดการณ์การดัด ทฤษฎีของคานหนึ่งในปัญหาหลักที่พบคือ ปัญหารูปร่างที่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพ อาจจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบจำกัดตาข่าย เพราะค่าเริ่มต้นของไฟไนต์เอลิเมนต์ตาข่ายอาจส่งผลในการบิดเบือนมากองค์ประกอบรูปร่างใหม่การ analyis ด้วยตาข่ายที่มีองค์ประกอบที่ไม่อาจเป็นไปได้ที่บิดเบี้ยวทั้งหมด หรือผลของการวิเคราะห์อาจจะไม่ถูกต้อง