불연속 레이아웃 최적화

Discontinuity layout optimization
내장된 기초의 장애 메커니즘(DLO를 사용하여 식별됨)

불연속 배치 최적화(DLO)는 붕괴 전에 고체나 구조물에 의해 운반될 수 있는 하중의 양을 직접 설정하는 데 사용할 수 있는 공학적 분석 절차다. 붕괴하는 솔리드 또는 구조에서 고장 평면의 레이아웃 또는 '불연속성'을 사용하여 수학적 최적화 방법을 사용하여 식별한다(이름을 '불연속성 레이아웃 최적화'로 정의). 고장이 연성 또는 '플라스틱' 방식으로 발생하는 것으로 가정한다.

작동 방식

DLO 절차는 아래에 설명된 여러 단계를 포함한다.

Explains steps involved when analysing a solid body using discontinuity layout optimization (DLO)

잠재적 불연속부의 집합에는 복잡한 고장 패턴을 식별할 수 있도록 교차하는 불연속부가 포함될 수 있다(예: 한 지점에서 많은 불연속부가 방사되는 '팬' 메커니즘을 포함한다).

DLO는 평형 관계('정적' 공식화) 또는 변위('키네마틱' 공식화)의 관점에서 공식화할 수 있다. 후자의 경우 수학 최적화 문제의 목적은 결절 적합성 제약에 따라 불연속부를 따라 소멸되는 내부 에너지를 최소화하는 것이다. 이 효율적인 선형 프로그래밍 기술을 사용한 알고리즘은 원래 트러스 레이아웃 최적화를 위한 개발과 결합되 problems,[1]그것이 현대 컴퓨터 직접 에너지를 다른 고장 메카니즘을(까지 정지후. 21,000,000,000 다른는 엄청난 수의를 통해 검색할 수 있음이 밝혀졌다 해결될 수 있다.기술을에 현재 세대 PC). 평면 변형률 문제에 대한 DLO 적용에 대한 자세한 설명은 Smith와 Gilbert 등이 제공했으며,[2] Gilbert 외 연구진이 조적 아치 분석을 수행했으며,[3][4][5][6] Gilbert 외 연구진, Hawksbee 외 연구진 [7]및 Zhang이 제공했다.[8]

DLO 대 FEM

대체 공학적 분석 절차인 유한요소해석(FEM)을 통해 기초적인 연속역학 문제에 대해 수학적인 관계가 형성되는 반면, DLO는 잠재적으로 훨씬 단순한 불연속 문제의 분석을 수반하며, 이 문제는 전체적으로 상호 작용하는 개별 불연속성의 관점에서 제기된다.고려 중인 신체 전체에 배치된 노드를 연결하십시오. 또한 붕괴 상태를 분석하기 위해 범용 유한 요소 프로그램을 사용하는 경우 DLO의 경우 일반적으로 요구되는 단순한 선형 프로그래밍 솔버와는 달리 비교적 복잡한 비선형 솔버가 필요한 경우가 많다.

비선형 FEM과 비교했을 때 DLO는 다음과 같은 장단점이 있다.

이점

  • 붕괴 상태는 반복할 필요 없이 직접 분석한다. 이것은 일반적으로 훨씬 더 빨리 해결책을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.
  • 애니메이션 고장 메커니즘 형태의 출력은 일반적으로 해석하기가 더 쉽다.
  • 스트레스 또는 변위 영역의 특이점과 관련된 문제는 어려움 없이 처리할 수 있다.
  • DLO는 비선형 FEM보다 훨씬 간단하기 때문에 사용자가 이 방법을 효과적으로 사용하기 위해서는 교육을 덜 받아야 한다.

단점들

  • 다른 한계 분석 기법과 마찬가지로 DLO는 붕괴 전 변위(또는 응력)에 대한 정보를 제공하지 않는다.
  • DLO는 기본적으로 토양 붕괴에 대해 호환 가능한 메커니즘을 모델링하는 데 기반을 두고 있으며 따라서 상한 방법이다. 결과적으로 이 방법은 항상 비관용 붕괴 하중을 예측하게 된다.
  • DLO에서 사용되는 불연속 레이아웃 생성과 선형 프로그래밍 최적화 체계는 일반적으로 실제 붕괴 메커니즘의 좋은 근사치를 찾도록 보장하지만, 독립적인 하한 분석과 비교하지 않고 예측된 붕괴 부하가 실제 붕괴 부하를 얼마나 초과하는지 파악할 수 있는 방법은 없다..
  • DLO는 비교적 새로운 기술이기 때문에 현재 제한된 범위의 소프트웨어 도구만 사용할 수 있다.

적용들

DLO는 아마도 전통적인 손 계산이 어렵거나 문제를 너무 단순화하는 공학적인 문제에 가장 유용하게 적용되지만, 더 복잡한 비선형 FEM에 의존하는 것은 정당화되지 않는다. 응용 프로그램에는 다음이 포함된다.

불연속성 레이아웃 최적화를 사용한 소프트웨어

참조

  1. ^ Gilbert, M. 및 Tyas, A. (2003) 대규모 핀 접합 프레임의 배치 최적화, 엔지니어링 연산, Vol. 20, 8, 페이지 1044-1064
  2. ^ Smith, C.C. 및 Gilbert, M. (2007) 평면 가소성 문제에 불연속 배치 최적화의 적용, Proc. 왕립학회 A, 제463권, 제2086호, pp.2461-2484.
  3. ^ Gilbert, M, Smith, C.C. 및 Pricchard, T.J. (2010) 불연속 배치 최적화를 이용한 조적 아치 분석. ICE-Engineering and Computing Mechanics, 163, 페이지 167-178.
  4. ^ Gilbert, M, He, L, Smith, C.C. 및 Le, C.V. (2014) 불연속 배치 최적화를 사용한 슬래브의 자동 항복선 분석. 의사진행 왕립학회 A, 470권, 논문 20140071.
  5. ^ He, L, Gilbert, M. 및 Shepherd, M. (2017) 불연속 배치 최적화를 통한 실제 슬래브 구성의 자동 항복선 분석. 구조 엔지니어링 저널, DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001700
  6. ^ He, L. 및 Gilbert, M. (2016) 불연속 배치 최적화를 사용하여 식별된 항복선 패턴의 자동 합리화. 국제 고형물 및 구조 저널, 제84권, 페이지 27-39.
  7. ^ Hawksbee, S, Smith, C.C. 및 Gilbert, M. (2013) 3차원 가소성 문제에 불연속 배치 최적화의 적용. 의사 진행 왕립 협회 A, 제469권, 논문 20130009.
  8. ^ Jang, Y. (2017) 3차원 불연속 레이아웃 최적화를 위한 다중 라이선스 전략(3D DLO) 국제지질역학 학술지 제41권 페이지 488-507.
  9. ^ Lee, Y.S., Smith C.C., Cheuk C.Y. (2008)내장 기초의 베어링 용량. ICOF 2008, 제2회 국제 재단 회의, Dunde, pp.961-972.

외부 링크

  • 영국 셰필드 대학의 지질 공학 연구 그룹이 제공하는 DLO 교수 자원.