複合領域最適化手法による建築構造物の分散型構造設計法

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450207
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大崎 純 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40176855)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 浩 京都大学, 工学研究科, 助手 (70283629) ; 辻 聖晃 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (00243121) ; 加藤 直樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (40145826)
• Keywords: 最適設計 / パラメトリック最適化 / 並列最適化 / トラス / 膜構造物 / 建築骨組

Research Abstract

1. トラスの多目的最適設計問題を形状設計と部材剛性設計の2段階に分解し,応答量と部材体積で定義される性能不満足度を最小化するような設計解を,部材体積に関するパラメータを順次変更してパラメトリックに最適解を求める手法を提案した。
2. 膜構造物に対し,設計外力に対するコンプライアンスを最小化するような初期形状と応力を最適化するための2段階手法を提案した。第1段階の最適化問題では,膜面が平面裁断膜から形成されるための可展条件を導入し,目標値からの偏差量を最小化するような最適応力を求める。さらに,第2段階では形状を改善してコンプライアンスを最小化するような最適形状を求める。第1段階の最適応力は,連立1次方程式を一度解いて求められるため,本最適化手法は極めて効率よく大規模膜構造物に適用できる。
3. リブ付きシェル構造物を対象とし,曲線と曲面の丸さに関する計量を導入して,設計者の希望する丸さレベルを有する形状を生成するための手法を提案した。このような形状指標を用いることにより,滑らかな曲面を自動的に生成することが可能となる。
4. 立体骨組を平面骨組に分解し,平面骨組の最適化を実行して立体骨組の最適解を求める手法を提案し,大規模骨組の最適解を求めてその有効性を示した。本手法では,平面骨組の最適化を並列的に実行するため,計算時間と記憶容量は平面骨組のサイズに依存し,立体骨組全体のサイズには依存しない。

Research Products

• [Publications] M.Ohsaki et al.: "Shape optimization of a dowble-layer space truss described by a parametric surface" Int.J.Space Structures. 12 (2). 109-119 (1997)
• [Publications] 大崎純、山川誠: "膜構造物の静的載荷時の剛性を考慮した初期応力・裁断膜形状最適化" 膜構造研究論文集. 11. 31-38 (1997)
• [Publications] M.Ohsaki et al.: "Shape-size optimization of p kine trusses with designerls preference" J.Struct.Engng., ASCE. 124. 1323-1330 (1998)
• [Publications] M.Ohsaki et al.: "Interactive multiobjective two-level optimization of dissatis faction level of structures" Proc.7th AIAA/VSAF/NASA/ISSMO Symposium of Multidisciplinary Analysis aiel Optimization. 97-106 (1998)
• [Publications] 大崎純、浜崎秀和: "複合領域最適化手法によるトラスの形状設計法" 日本建築学会近畿支部研究報告集. 37 (構造系). 369-372 (1997)
• [Publications] 林正紀、大崎純: "リブを有する曲面状構造物の滑らかさに関する計量を用いた形状最適設計" 日本建築学会近畿支部研究報告集. 38 (構造系). 141-144 (1998)