Minimum weight design of laminated composite panel under combined loading was studied using linear and nonlinear deformation theories and by closed-form analysis and finite difference energy methods. Various buckling load factors are obatined for laminated composite panels with rectangular type longitudinal stiffeners and various longitudinal length to radius ratios, which are made from Carbon/Epoxy USNl25 prepreg and are simply-supported on four edges under combined loading, and then for them, minimum weight design analyses are carried out by the nonlinear search optimizer, ADS. This minimum weight design analyses are constructed with various process such as the simple design process, test simulation process and sensitivity analysis. Subseguently, the buckling mode shapes are obtained by buckling and minimum weight analyses.
선체 중량이 최소가 되는 설계를 수행하기 위해서는 선체 중량이 최소가 되는 tank 배치의 결정이 선행되어야 하며, 결정된 tank 배치 내에서 선체 중량이 최소가 되는 구조 부재의 배치 및 치수를 결정하여야 한다. 선체 중량이 최소가 되는 tank 배치를 하기 위하여 저자들에 의해 개발된 선급 규정에 의한 종강도 부재의 최소 중량 설계 프로그램과 일반화 경사처짐법에 의한 횡강도 부재의 최소 중량 설계 프로그램을 결합하여 화물창부의 선각 중량을 구하였으며, 중량 추정 공식에 의해 횡격벽 및 선수미부 등의 중량을 구함으로서 선체 전체의 최소 중량 설계 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서는 tank의 개수, web의 개수 및 종격벽의 위치 변화에 따른 선각 중량 변화를 알아보았으며, 실선 설계에 적용하고자 MARPOL을 만족하는 다양한 tank 배치를 결정하고 선체 전체의 최소 중량 설계를 수행하여 이들 중 선각 중량이 작게 되는 tank 배치를 구하였으며 실적선의 선각 중량과 비교 검토하였다.
A static linear programming formulation for minimum weight design of frames that is based on a matrix displacement method is presented in this paper. According to elementary theory of plasticity, minimum weight design of frames can be carried out by using only the equilibrium equations, because the system is statically determinate when at an incipient collapse state. In the present formulation, a statically determinate released frame is defined by introducing hinges into the real frame and the bending moments in yield constraints are expressed in terms of unit hinge rotations and the external loads respectively, by utilizing the matrix displacement method. Conventional Simplex algorithm with some modifications is utilized for the solution of linear programming problem. As the formulation is based on matrix displacement method, it may be easily adopted to the weight optimization of frames with displacement and deformation limitations. Four illustrative examples are also given for comparing the results to those obtained in previous studies.
A control-structure combined optimal design problem is discussed taking a 3-D truss structure as a design object. We use descriptor forms for a controlled object and a generalized plant because the structural parameters appear naturally in these forms. We consider not only minimum weight design problem for structure system, but also suppression problem of the effect of disturbances for control system as the purpose of the design. By minimizing the linear sum of the normalized structural objective function and control objective function, it is possible to make optimal design by which the balance of the structural weight and the control performance is taken.
저자들에 의해 기 제안한 바 있는 일반화 경사처짐법을 이용하여 이중 선각 유조선의 최적 구조 설계 시스템을 개발하였다. 최적화 기법으로는 직접탐색법의 일종인 Hooke와 Jeeves 방법을 사용하여 이산화변수를 용이하게 처리할 수 있도록 하였다. 일반화 경사처짐법과 최적화 기법을 결합하여 선급규정에 의한 종강도 부재의 최소 중량 설계프로그램과 일반화 경사처짐법에 의한 횡강도 부재 및 횡격벽 부재의 최소 중량 설계 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램을 이용하여 tank 배치를 고려한 이중 선각 유조선의 최적 구조 설계를 수행하여 실적선의 설계 치수 및 선각 중량과 비교하였으며, 최소 중량을 주는 tank 배치와 tank type을 결정할 수 있었다.
Generally in order to reduce the steel weight of stiffened plate, stiffener spaces tend to be narrow and the plate gets thin. However, it will involve more fabrication cost because it can lead to the increase of welding length and the number of structural members. In the yard, the design which is able to reduce the total fabrication cost is needed, although it requires more steel weight. The purpose of this study is to find optimum stiffener spaces to minimize the fabrication cost for the cargo tank of LPG Carriers. Global optimization methods such as ES(Evolution Strategy) and GA(Genetic Algorithm) are introduced to find a global optimum solution and the sum of steel material cost and labor cost is selected as main objective function. Convergence degree of both methods in according to the size of searching population is examined and an efficient size is investigated. In order to verify the necessity of the optimum design based on the cost, minimum weight design and minimum cost design are carried out.
Two combinatorial optimization algorithms, tabu search and simulated annealing, are presented for the minimum-weight design of geometrically non-linear steel plane frames. The design algorithms obtain minimum weight frames by selecting suitable sections from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange (W) shapes. Stress constraints of AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD) specification, maximum and interstorey drift constraints and size constraints for columns were imposed on frames. The stress constraints of AISC Allowable Stress Design (ASD) were also mounted in the two algorithms. The comparisons between AISC-LRFD and AISC-ASD specifications were also made while tabu search and simulated annealing were used separately. The algorithms were applied to the optimum design of three frame structures. The designs obtained using tabu search were compared to those where simulated annealing was considered. The comparisons showed that the tabu search algorithm yielded better designs with AISC-LRFD code specification.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제2권4호
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pp.217-222
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2010
Since 1980's, optimum design techniques for ship structural design have been developed to the preliminary design which aims at minimum weight or minimum cost design of mid-ship section based on analytic structural analysis. But the optimum structural design researches about the application for the detail design of local structure based on FEA have been still insufficient. This paper presents optimization technique for the detail design of a racing motor boat. To improve the performance and reduce the damage of a real existing racing boat, direct structural analyses; static and non-linear transient dynamic analyses, were carried out to check the constraints of minimum weight design. As a result, it is shown that the optimum structural design of a racing boat has to be focused on reducing impulse response from pitching motion than static response because the dynamic effect is more dominant. Optimum design algorithm based on nonlinear finite element analysis for a racing motor boat was developed and coded to ANSYS, and its applicability for actual structural design was verifed.
The study presents the optimum design of B/C midship structure based on the classification society's Rule. The SUMT (Sequential Unconstrained Minimization Technique), using the Direct Search Methods (Hooke and Jeeves, Simplex) is applied to the solution of this nonlinear optimum design problem with constraints. Through the optimum designs of existing ships(60k, 186k, 220k), the amount 0.45-6.18% in weight of their midship structures are obtained on the viewpoint of minimum weight design.
본 연구에서는 여러가지 하중조건하에서 단순지지된 보강원통셸의 최소중량화 설계문제를 CONMIN을 사용하여 해석하고, 일반적인 대칭적층[0/.+-..theta./90]$_{s}$ 의 복합 적층원통셸, 복합적층honeycomb sandwich원통셸, 그리고 보강된 복합적층원통셸의 최 소중량화 설계문제에도 확장 적용한다. 설계변수(design variable)로는 등방성재료 인 경우와 복합적층인 경우 최대 9개, 부등제한조건으로는 전체좌굴(general buckling ), 준전체좌굴(panel buckling), 판 및 보강재의 국부좌굴(local cripping), 로링모드 (rolling mode), 그리고 응력과 변형률제한 등의 성질제한조건(behavior constraints) 과 설계변수의 상, 하한을 나타내는 기하학적 제한(side constraints)등 최대 32개를 설정한다. 본 최소중량화 설계예에서는 보강재의 최적단면형상을 검토하기 위하여 직사각형(R)형, I형, 그리고 T형 단면 등의 보강재들을 사용한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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