정적 응축을 이용한 다중 모델 구조의 최적 설계

Abstract

다중 모델 구조의 최적 설계는 다양한 하중 조건과 경계 조건을 고려하여 구조물을 설계하는 것이다. 어떤 구조물들은 그 구조물의 용도와 주변 여건에 따라서 다양한 하중 조건과 경계 조건을 갖는다. 이런 구조물들은 각 조건들을 따로 고려하여 설계할 수 있다. 이런 경우에는 각 설계 모든 하중 조건과 경계 조건을 만족하지 않는다. 좋은 설계를 얻기 위해서는 구조물을 최적 설계 할 때 모든 하중 조건과 경계 조건을 동시에 고려하는 것이 필요하다. 다중 모델 구조의 최적 설계 문제는 동일 구조물에 대해 다른 조건들을 갖는 단일 모델 구조들로 이루어져 있다. 일반적인 최적설계의 과정에서 각 모델의 유한 요소 해석에 많은 시간이 필요하므로 모델의 수가 많으면 상당한 시간이 필요하다. 본 연구에서는 각 모델에 대한 유한 요소 해석을 합치고 정적 응축을 이용하여 시스템 방정식의 크기를 줄여 계산의 효율성을 높였다. 민감도 해석이나 다양한 제한 조건의 고려 등과 같은 다중 모델 구조의 최적화에서만 나타나는 특성도 고려하였다. 이런 방법을 트러스와 보 구조물 등 다양한 예제에 적용하였다. 특히, 전동차 구조물을 주어진 제한 조건에 대해 최적화 하였다.