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2004 Fiscal Year Annual Research Report

多目的最適化手法を応用した建築物の構造設計に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15760424
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

高田 豊文  三重大学, 工学部, 講師 (90242932)

Keywords最適構造設計 / トポロジー / 多目的最適化 / 遺伝的アルゴリズム / パレート最適解 / 骨組構造物 / コンプライアンス / 限界状態設計
Research Abstract

前年度は,トラス構造物や剛接骨組構造物の弾性設計を対象とし,部材総体積,最大応力度および最大節点変位の最小化を設計目標とした多目的最適設計問題を取り扱っていた.また,最適化手法はStrength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA)を用いていた.今年度は,様々な設計目標を持つ構造設計問題にSPEAを適用し,SPEAの適用可能性や得られるパレート最適解の特徴について考察を行った.今年度の成果は以下のようにまとめられる.
1.重量とコンプライアンスを目的関数とした設計
部材応力度や節点変位といった局所的な構造性能ではなく,構造全体のひずみエネルギー,すなわちコンプライアンス(節点荷重と節点変位の積和)を目的関数とした.目的関数を2つにすることで,目的関数平面上にパレート最適解をプロットした場合,各目的関数間(この場合,重量とコンプライアンス)のトレードオフ関係が理解しやすくなった.また,トラス構造物の設計の場合,重量とコンプライアンスとのトレードオフ関係が反比例となることを,解析上および理論上明らかにした.一方,剛接骨組構造物の設計では,部材重量を考慮した場合,いくつかの局所最適解が存在することを明らかにした.
2.重量と破壊確率を目的関数とした設計
限界状態設計は,部材強度や荷重のばらつきを考慮した設計手法の1つである.本研究では,限界状態設計法に基づき,構造物の破壊確率として使用限界超過確率を導入し,この目標信頼性指標の最小化を目標として設計を行った.その結果,これまで扱った多目的最適設計問題とは異なり,得られるパレート最適解の数が少ないことが判明した.これは,目標信頼性指標の変化によって構造物に作用する荷重・耐力が大きく異なるためであると推測される.

  • Research Products

    (5 results)

All 2005 2004

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] コンプライアンスと体積を目的関数にしたトラス構造物の多目的設計2005

    • Author(s)
      松嶋 圭吾
    • Journal Title

      日本建築学会東海支部研究報告集 第43号

      Pages: 221-224

  • [Journal Article] 多目的遺伝的アルゴリズムを用いた橋梁の限界状態設計2004

    • Author(s)
      松嶋 圭吾
    • Journal Title

      計算工学講演会論文集 第9巻, 第1号

      Pages: 423-426

  • [Journal Article] 多目的遺伝的アルゴリズムを用いたトラス構造物の限界状態設計2004

    • Author(s)
      松嶋 圭吾
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集 B1

      Pages: 303-304

  • [Journal Article] Structural design of frame structures by means of a multiobjective genetic algorithm2004

    • Author(s)
      T.Takada
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Conference on Engineering Computational Technology (CD-ROM)

      Pages: paper 104

  • [Journal Article] Generation of structural shape by means of a multiobjective genetic algorithm2004

    • Author(s)
      T.Takada
    • Journal Title

      Book of Abstracts of the International Workshops on Advances in Computational Mechanics

      Pages: 104

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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