다중 물질 위상최적설계를 위한 페이즈섹션 설계법 개선
Improvement of the Phase Section Method for Multi-material Topology Optimization
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초록
최근에는 경량화 문제에 대한 합리적인 솔루션을 제공하고 유용한 개념설계를 제공할 수 있는 다중 재료 구조 위상최적화가 더욱중요해지고 있다. 기존의 MMTO(Multi-Material Topology Optimization)의 경우 후보 물질의 수가 증가할수록 설계변수의 수도 증가하고, 결과적으로 계산 시간이 크게 증가한다. 따라서 PSM(Phase Section Method)과 같은 단일 설계변수를 갖는 MMTO가 제안되었다. 본 연구는 조성비가 면적이나 부피비를 나타내지 못하고, 설계변수가 목표치에 충분히 집중되지 않고, 특정 재료가 요구량보다 적게 생성되는 PSM의 세 가지 주요 제한점을 고려하여 이를 개선하는데 중점을 둔다. 이러한 한계를 극복하기 위해 재정의된 조성비와더 나은 수렴을 위한 조정된 매개변수를 제안한다. 제안된 수정 사항의 유효성을 2차원 및 3차원 수치 예제를 통해 검증한다.
Abstract
Recently, multi-material structural topology optimization is more critical because it provides reasonable solution to weight reductionchallenges and can as well provide effective conceptual design. For conventional multi-material topology optimization (MMTO), the numberof design variable increases when the number of candidate materials increases, and accordingly, a significant increase in computational timeoccurs. Therefore, MMTO with a single design variable, such as the phase section method (PSM) was proposed . This research is focused onimproving the PSM, considering three major limitations: the composition ratio does not represent the area or volume ratio, design variables arenot sufficiently concentrated to target values, and certain materials are created less than they are required. To address such limitations, theredefined composition ratio and adjusted parameters for better convergence are proposed. The validation of proposed modifications is verifiedvia two- and three-dimensional numerical examples.
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