各種荷重を受ける中空押出形成材の構造最適化

Slides:

Advertisements

Similar presentations

多目的ＧＡに対するパレート最適個体の分布制御九州大学大学院工学府知能機械システム専攻徳井宏司.

Advertisements

三木光範（同志社大学工学部）廣安知之（同志社大学工学部）花田良子（同志社大学工学部学部生）水田伯典（同志社大学大学院）ジョブショップスケジューリング問題への分散遺伝的アルゴリズムの適用 Distributed Genetic Algorithm for Job-shop.

鉄筋コンクリート構造、：2011版旧：鉄筋コンクリート（１）

藤井大地（リーダー）榛葉亮（設計担当）原田卓哉（設計担当）大年政弘（作成担当）吉冨健志（作成担当）

第2章機械の強度と材料機械の必要条件 ★壊れない ★安全である ★正しく機能するそのためには・・・ ★適切な材料を使う

ガセットプレートの欠陥 Carl R. Schultheisz.

円形管における３次元骨組解析への適用事例平成１６年９月１７日（株）アイエスシイ犬飼隆義.

遺伝的アルゴリズムにおけるランドスケープによる問題のクラス分類

リフレッシュ型分散遺伝的アルゴリズムの組み合わせ最適化問題への適用

到着時刻と燃料消費量を同時に最適化する船速・航路計画

3次元nクイーン問題の解に関する研究論理工学研究室伊藤精一

概要基礎理論 1.応力とひずみおよび平衡方程式 2.降伏条件式 3.構成式（応力－ひずみ関係式）

Excelによる統計分析のためのワークシート開発

遺伝的アルゴリズム　新川　大貴.

初級ミクロ経済学－生産者行動理論－ 2014年10月20日古川徹也 2014年10月20日初級ミクロ経済学.

対話型遺伝的アルゴリズムを用いた室内レイアウトシステムの開発

RC構造の破壊形態コンクリート工学研究室岩城一郎このサイバーキャンパスをご覧の皆さん，こんにちは．

せん断力を受ける鉄筋コンクリート部材コンクリート工学研究室岩城　一郎.

遺伝的アルゴリズム概説 An Outline of Parallel Distributed Genetic Algorithms

ＰＣクラスタにおける２個体分散遺伝的アルゴリズムの高速化

柱崩壊と梁崩壊 (塑性設計の話) 第3部その2 塑性設計の注意点第４回岐阜建築鉄骨技術交流会（かんたん構造講義）

遺伝アルゴリズムによる NQueen解法 ~遺伝補修飾を用いた解探索の性能評価~

情報工学科 05A2301 樽美澄香（Tarumi Sumika)

制約条件の確率的選択に基づく資源追加削減法の改良三木光範（同志社大工）廣安知之（同志社大工） ○小林繁（同志社大院）

システム開発実験No.７　　　　　　　解　説　　　　　　“論理式の簡略化方法”.

ネットワーク性能に合わせた分散遺伝的アルゴリズムにおける最適な移住についての検討

３次元剛体運動の理論とシミュレーション技法

コンクリートの強度（構造材料学の復習も兼ねて）

使用限界状態コンクリート工学研究室岩城　一郎.

塑性加工の有限要素シミュレーション豊橋技術科学大学　森　謙一郎有限要素法の基礎鍛造，押出し，深絞り加工への応用.

コンクリートの強度コンクリート工学研究室岩城　一郎.

MPIを用いた並列処理～GAによるTSPの解法～

遺伝的アルゴリズムへの統計力学的アプローチ大阪大学大学院理学研究科鈴木譲 CISJ2005 於早稲田大学理工学部

ひび割れ面の摩擦接触を考慮した損傷モデル

モデルの逆解析明治大学理工学部応用化学科データ化学工学研究室金子弘昌.

４章：曲げﾓｰﾒﾝﾄを受ける部材ｷｰﾜｰﾄﾞ：非線形挙動、断面解析、終局耐力、等価応力ﾌﾞﾛｯｸによる塑性解析、

応力図(断面力図).

遺伝的アルゴリズムを用いた構造物の最適形状探索のプログラムの作成

集積回路中における絶縁膜に加わる熱応力の緩和

Ｈ30.2.5破壊実験フィンクトラスの改良点初代フィンクトラス改良型フィンクトラス.

遺伝的交叉を用いた並列シミュレーテッドアニーリング同志社大学工学部／大学院廣安知之，三木光範，○小掠真貴

応力(stress, s, t ) 自由物体図(free-body diagram)において、外力として負荷荷重P が作用したとき、任意の切断面で力の釣り合いを考慮すると、面における単位面積あたりの内力が存在する、それを応力といい、単位は、Pa(N/m2) で表す。面に垂直に働く垂直応力、s と平行に働くせん断応力、

FEM勉強会（第3回）.

リングの回転成形の近似３次元有限要素シミュレーション塑性加工研究室平松直登一般化平面ひずみを用いた近似３次元FEM

Genetic Algorithm-based Partial Least Squares GAPLS Genetic Algorithm-based Support Vector Regression GASVR 明治大学理工学部応用化学科データ化学工学研究室金子弘昌.

３０両端単純支持梁に対する外乱抑制制御系の製作機械創造工学課程１１３０７４８９古澤大輔担当教員小林泰秀准教授

積層はりの減衰特性評価における支持条件の影響について

第１回、平成２２年6月30日ーＦＥＭ解析のための連続体力学入門－応力とひずみ解説者：園田　恵一郎.

４章：曲げﾓｰﾒﾝﾄを受ける部材ｷｰﾜｰﾄﾞ：非線形挙動、断面解析、終局耐力、等価応力ﾌﾞﾛｯｸによる塑性解析、

ナップサック問題クマさん人形をめぐる熱いドラマの結末.

Data Clustering: A Review

円管の口絞り加工におけるカーリング現象の有限要素シミュレーション

遺伝アルゴリズムによる NQueen解法 ~問題特性に着目した突然変異方法の改善~

遺伝的アルゴリズム (GA) を活用したスペクトルの波長選択および時系列データにおけるプロセス変数かつその時間遅れ (ダイナミクス) の選択明治大学理工学部応用化学科データ化学工学研究室金子弘昌.

ビット空間におけるＧＡの解探索モニタリングシステム

第9章学習アルゴリズムとベイズ決定側〔3〕最小2乗法とベイズ決定側発表：2003年7月4日時田陽一

曲げを受ける鉄筋コンクリート部材（状態III）

対象：せん断補強筋があるRCはり（約75万要素）

表紙分散遺伝的アルゴリズムのための新しい交叉法.

半正定値計画問題（SDP)の工学的応用について

1.5層スペースフレームの接合方法に関する研究

情報工学科 05A2301 樽美澄香（Tarumi Sumika)

ここでは、歪エネルギーを考察することにより、エネルギー原理を理解する。

６章：せん断力を受ける部材　　　　ｷｰﾜｰﾄﾞ：せん断破壊(shear fa****)、斜めひび割れ、急激な破壊設計：せん断耐力＞曲げ耐力.

大型ホイールのディスク成形における有限要素シミュレーション有限要素シミュレーション工具と素材形状の最適化材料の歩留り向上

コンクリート構造物の力学を学ぶためにコンクリート工学研究室岩城　一郎.

自動車ホイールのディスク成形における肉厚分布を持つ円環の加工加工能率低下図ディスク成形塑性加工研究室中川原大助スピニング

RCはりをU字型補強した連続繊維シートによる

Presentation transcript:

各種荷重を受ける中空押出形成材の構造最適化　　高橋　昌樹　（北海道工業大学大学院）

H.I.T. Intelligent Design LAB. 研究目的中空押出形成材本研究では，中空押出形成材が様々な荷重を受ける場合，どのようなリブ配置にすれば構造物の最大変形量が小さくなるかを検討する．・材料としてアルミニウムが使用され押出成型されるもの。・また、機械構造物の更なる軽量化が重要となってきており新しい構造材料として研究･開発が進められている・図に示すような機械構造物に中空押出形成材が多く用いられる・また、こちらのようなリブの配置を設計段階に比較的自由に変えることが出来る。・本研究では，様々な荷重を受ける場合に，どのようなリブ配置にすれば構造物の最大変形量が小さくなるかを検討する． H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 計算モデル・小規模な構造モデルでの最適化計算　・大規模な構造モデルでの最適化計算・拘束条件を追加した小規模な構造モデルでの最適化計算 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 小規模モデルの最適化問題 10.0ｍｍ 238.28ｍｍ 7.07ｍｍ 67.07ｍｍ 7.07mm 60.0mm 定式化設計変数リブ配置目的関数最大変形量・図は本研究で用いる中空押出形成材の寸法と形状を示す・設計変数、目的関数・最適化計算、構造解析・これらを実施し、目的関数に対して検討する。制約条件リブの本数最適化計算遺伝的アルゴリズム構造解析 2次元弾性問題のための有限要素法 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）　2進数を用いてコード化単純GA 　エリート戦略，ルーレット選択　1点交叉，1点突然変異・個体の初期集団をランダムに発生させる・各個体の適応度を評価し、再生産を行う（エリート戦略、ルーレット選択を採用）・選ばれた個体により1点交差、1点突然変異を実行する・世代交代を行い繰り返す H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 構造物のコード化リブの配置される場所を　　　　3桁の2進数でコード化する．　　n本のリブを考える場合は　3×n桁の２進数となる． 001 011 100 110 111 010 101 000 例えば・・・部材本数が4本の場合には12桁の2進数となり，コードが[010110100011]の場合・リブ配置の場所を用意・左から順に000から111の3桁の2進数をリブが入る8箇所に割り当てる・そして、n本のリブが入る場合3×nで遺伝子型をコード化できる・例えば、部材の本数が4本の場合3×4なので12桁の2進数の遺伝子型となる。・リブ配置は図のようになる・部材の本数が4本の場合このようなリブ配置になる H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 有限要素解析変位u，vの仮定 u y k x i j uk ui uj ひずみと節点変位の関係式・有限要素解析で用いる三角形要素の概念的な図・i、j、kは三角形要素の各節点を示す・そして、構造解析において，三角形要素を用いて定式化し、x，y方向の各変位u，vを表す式をもとに，有限要素解析を行う・この図にしめしたリブのように本研究では1本あたり14分割し数値解析を行う H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 平面ひずみ問題における応力とひずみの関係要素剛性マトリクス H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 計算パラメータ・こちらの図は、本研究で用いる片持ちはりの曲げ荷重、引張荷重、せん断荷重の荷重条件を示す・次に、本研究で用いるパラメータを示し、突然変異率は世代交代数により変化させている H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 数値結果１（曲げ荷重）リブ1本リブ3本・曲げ荷重条件の場合リブが1，3，5，7本のときの計算結果を示す・縦軸に最大変形量、横軸に世代交代数・また、それぞれのグラフにおいて最適化を5回分載せている・それぞれのグラフは、世代交代数が増えるにつれ最大変形量が最小値に収束している・リブ本数が増えると収束に遅くなっている・また、リブ5本のときのように最小値に収束していないものもありこれは、個体数と世代交代数を増加することにより改善できるリブ5本リブ7本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 数値結果２（引張荷重）リブ1本リブ3本リブ5本リブ7本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 数値結果３（せん断荷重）リブ1本リブ3本リブ5本リブ7本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置（曲げ荷重）リブ1本リブ5本リブ2本リブ6本・これらの図は曲げ荷重の場合のリブ本数が1～7本を示したもの・リブの本数が増えていくにつれて支持されている側から順に斜めのリブが埋まっていっていることがわかります・また、縦のリブは7本の場合に限りあるために曲げ荷重の時には縦のリブが変形量に及ぼす影響が小さいことがわかるリブ3本リブ7本リブ4本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ配置の影響　（曲げ荷重）ベスト３ワースト３最適解最適解との差 329% 0.933524×10-9 [m] 4.005732×10-9 [m] 最適解との差最適解との差 259% 0.02% 0.933549×10-9 [m] 3.352377×10-9 [m] 最適解との差 40.2% 最適解との差 155% 1.308924×10-9 [m] 2.383996×10-9 [m] H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置（引張荷重）リブ1本リブ5本リブ2本リブ6本リブ3本リブ7本リブ4本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ配置の影響　（引張荷重）ベスト３ワースト３最適解最適解との差 11.0% 4.571509×10-11 [m] 5.075556×10-11 [m] 最適解との差最適解との差 10.3% 2.55% 4.687771×10-11 [m] 5.041815×10-11 [m] 最適解との差 3.81% 最適解との差 10.2% 4.745617×10-11 [m] 5.038686×10-11 [m] H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置（せん断荷重）リブ1本リブ5本リブ2本リブ6本リブ3本リブ7本リブ4本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ配置の影響　（せん断荷重）ベスト３ワースト３最適解最適解との差 327% 8.413292×10-10 [m] 3.591640×10-9 [m] 最適解との差最適解との差 259% 0.95% 8.493438×10-10 [m] 3.022507×10-9 [m] 最適解との差 40.3% 最適解との差 154% 1.180247×10-9 [m] 2.139848×10-9 [m] H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 大規模モデルの最適化問題 10.0ｍｍ 774.14ｍｍ 7.07ｍｍ 67.07ｍｍ 7.07mm 60.0mm 荷重条件・図は本研究で用いる中空押出形成材の寸法と形状を示す・設計変数、目的関数・最適化計算、構造解析・これらを実施し、目的関数に対して検討する。 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 構造物のコード化 00001 00011 11101 11111 00000 00010 00100 11100 ・リブ配置の場所を用意・左から順に000から111の3桁の2進数をリブが入る8箇所に割り当てる・そして、n本のリブが入る場合3×nで遺伝子型をコード化できる・例えば、部材の本数が4本の場合3×4なので12桁の2進数の遺伝子型となる。・リブ配置は図のようになる・部材の本数が4本の場合このようなリブ配置になるリブの配置される場所を5桁の2進数でコード化する．　　n本のリブを考える場合は　5×n桁の２進数となる． H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 計算パラメータ・こちらの図は、本研究で用いる片持ちはりの曲げ荷重、引張荷重、せん断荷重の荷重条件を示す・次に、本研究で用いるパラメータを示し、突然変異率は世代交代数により変化させている H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置リブ1本リブ3本・これらの図は曲げ荷重の場合のリブ本数が1～7本を示したもの・リブの本数が増えていくにつれて支持されている側から順に斜めのリブが埋まっていっていることがわかります・また、縦のリブは7本の場合に限りあるために曲げ荷重の時には縦のリブが変形量に及ぼす影響が小さいことがわかるリブ5本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ7本リブ9本リブ11本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ13本リブ15本リブ17本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 小規模なモデルの最適化問題（2）　引張荷重　せん断荷重 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置（引張荷重）拘束なし拘束ありリブ1本リブ1本リブ2本リブ2本リブ3本リブ3本リブ4本リブ4本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 拘束なし拘束ありリブ5本リブ5本リブ6本リブ6本リブ7本リブ7本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ配置の影響　（引張荷重）ベスト３ワースト３最適解最適解との差 14.1% 4.486719×10-11 [m] 5.118424×10-11 [m] 最適解との差最適解との差 13.9% 0.89% 4.526535×10-11 [m] 5.108190×10-11 [m] 最適解との差 2.90% 最適解との差 13.4% 4.616777×10-11 [m] 5.089460×10-11 [m] H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 最適リブ配置（せん断荷重）拘束なし拘束ありリブ1本リブ1本リブ2本リブ2本リブ3本リブ3本リブ4本リブ4本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 拘束なし拘束ありリブ5本リブ5本リブ6本リブ6本リブ7本リブ7本 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. リブ配置の影響　（せん断荷重）ベスト３ワースト３最適解最適解との差 465% 5.471113×10-10 [m] 3.090613×10-9 [m] 最適解との差最適解との差 401% 12.7% 6.167747×10-10 [m] 2.741551×10-9 [m] 最適解との差 65.3% 最適解との差 251% 9.042268×10-10 [m] 1.921896×10-9 [m] H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 結論引張荷重を受ける場合は、変形へのリブ配置の影響は大きくないことがわかった。曲げ荷重を受ける場合は、リブ配置によって変形量が大きく異なってくることがわかり、最適なリブ配置について規則性を見出すことができた。せん断荷重を受ける場合は、変形量、リブ配置とも曲げ荷重を受ける場合と同様な傾向が認められた。 H.I.T. Intelligent Design LAB.

H.I.T. Intelligent Design LAB. 今後について今回求められた最適解の応力分布の検討。リブに生じる応力の最小化設計問題。複数組の荷重を受ける場合のリブ配置最適化。 H.I.T. Intelligent Design LAB.