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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 呂良正 | zh_TW |
| dc.contributor.advisor | Liang-Jenq Leu | en |
| dc.contributor.author | 黃懷寬 | zh_TW |
| dc.contributor.author | Huai-Kuan Huang | en |
| dc.date.accessioned | 2023-01-09T17:07:27Z | - |
| dc.date.available | 2023-11-09 | - |
| dc.date.copyright | 2023-01-07 | - |
| dc.date.issued | 2022 | - |
| dc.date.submitted | 2022-11-30 | - |
| dc.identifier.citation | Arora, J. (2017). Introduction to optimum design. Elsevier.
Bézier, P. (1968). How renault uses numerical control for car body design and tooling. Paper SAE 6800010. Briseghella, B., Fenu, L., Feng, Y., Lan, C., Mazzarolo, E., & Zordan, T. (2016). Opti mization indexes to identify the optimal design solution of shell-supported bridges. Journal of Bridge Engineering, 21(3), 04015067. Espath, L., Linn, R. V., & Awruch, A. (2011). Shape optimization of shell structures based on nurbs description using automatic differentiation. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 88(7), 613–636. Hassani, B., Tavakkoli, S. M., & Ghasemnejad, H. (2013). Simultaneous shape and topol ogy optimization of shell structures. Structural and Multidisciplinary Optimization, 48(1), 221–233. Huang, X., & Xie, Y. (2007). Convergent and mesh-independent solutions for the bi directional evolutionary structural optimization method. Finite elements in analysis and design, 43(14), 1039–1049. Kamat, M. P. (1993). Progress in astronautics and aeronautics: Structural optimization: Status and promise (Vol. 150). Aiaa. Kegl, M., & Brank, B. (2006). Shape optimization of truss-stiffened shell structures with variable thickness. Computer methods in applied mechanics and engineering, 195(19-22), 2611–2634. Kirsch, U. (2012). Structural optimization: fundamentals and applications. Springer Science & Business Media. Querin, O. M., Steven, G. P., & Xie, Y. M. (1998). Evolutionary structural optimisation (eso) using a bidirectional algorithm. Engineering computations. Rozvany, G. I., Zhou, M., & Birker, T. (1992). Generalized shape optimization without homogenization. Structural optimization, 4(3), 250–252. Versprille, K. J. (1975). Computer-aided design applications of the rational b-spline approximation form. Syracuse University. Xie, Y. M., & Steven, G. P. (1993). A simple evolutionary procedure for structural optimization. Computers & structures, 49(5), 885–896. Zuo, Z. H., & Xie, Y. M. (2015). A simple and compact python code for complex 3d topology optimization. Advances in Engineering Software, 85, 1–11. 中華民國交通部 (2020)。公路橋梁設計規範。 王建凱 (2005)。應用有限元素套裝軟體 ABAQUS 於結構最佳化演進。國立臺灣學土木工程學研究所碩士論文。 李宗豪 (2005)。以有限元素套裝軟體為分析引擎之最佳化設計系統架構開發。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 呂其翰 (2010)。雙向結構最佳化演進法及多重材料拓樸最佳化之探討。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 林享樑 (2018)。具自由曲面薄殼結構最佳化設計。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文 林家萱 (2020)。曲面結構多層次最佳化。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 施可葳，(2013)，元素交換法於結構拓樸最佳化之改良與應用，國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 孫鈺翔 (2021)。以 Python 整合有限元素軟體 ABAQUS 應用主應力線於板殼最佳化設計。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 連嘉玟 (2017)。以 Python 整合有限元素軟體 ABAQUS 於板殼結構最佳化。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 簡孟笙 (2019)。主應力線應用於結構最佳化設計。國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。 | - |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/83151 | - |
| dc.description.abstract | 現今建築經常以美學為主要設計依據，其中便以薄殼結構結合流線型以及創造開放空間感之設計較為常見，然而這些基於美觀之設計卻不一定是最有效率之設計，因此本研究將結合建構自由曲面技術與最佳化理論，設計出兼具美觀與良好力學行為之結構。
本研究採用NURBS做為自由曲面建構方法，透過控制點座標、節點向量以及基底函數建立曲面形狀，再結合最佳化理論將控制點座標做為設計變數，以對結構形狀進行調整，建構出在設定目標下具有最好表現之薄殼結構幾何形狀，並進一步探討延伸應用於支承最佳化的方法。 除了形狀最佳化以外，本研究也會應用到結構最佳化中的拓樸最佳化，藉由演算法迭代找出最有效率之材料分布位置，而本研究中所使用的拓樸最佳化演算法為BESO，將會以不同例題演示現有之BESO演算法的問題與不足之處，並針對這些問題加以修正。 本研究會將經過形狀最佳化後之薄殼結構，應用拓樸最佳化方法將結構中無效率處之材料移除，並將有效率處之材料保留，藉此將結構中之材料分配至最有效率傳遞力量之位置，使整體結構在相同材料使用量的情況之下，勁度表現能夠進一步提升。 本研究透過形狀最佳化與拓樸最佳化方法，應用於不同類型之薄殼結構，使最終設計結果能夠具有良好之結構勁度表現，藉此作為未來工程師設計薄殼結構時之參考依據。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Today's architecture is often designed based on aesthetics. Among them, it is more common to combine thin shell structures with streamlined designs and create a sense of open space. However, these designs based on aesthetics are not necessarily the most efficient designs. Therefore, this study will combine free-form surface technique and optimization theory to design a structure considering both appearance and good mechanical behavior.
In this study, NURBS is used as a free-form surface construction method, and the surface shape is established through the coordinates of control points, node vectors and basis functions. Combined with optimization theory, the coordinates of control points are used as design variables to adjust the structure shape and construct the shape with the best objective function value. This study will also further explore the method of extending the application of shape optimization to support optimization. In addition to shape optimization, this study will also apply topology optimization in structural optimization. The most efficient material distribution location is gradually found by algorithm. The topology algorithm used in this study is BESO. Different examples will be used to demonstrate the problems of the existing BESO algorithm, and the solutions to these problems will be discussed. In this study, the topology optimization will be applied to the shape optimization result of thin shell structure to remove the inefficient materials from the structure and keep the efficient parts. Therefore, the materials in the structure can be allocated to the most efficient position for force transmission, and the overall structure performance in terms of stiffness can be further improved with the same amount of materials used. In this study, the shape optimization and topology optimization methods are applied to different kinds of thin-shell structures to achieve better stiffness performance. The final design will serve as a reference for future engineers when designing thin-shell structures. | en |
| dc.description.provenance | Submitted by admin ntu (admin@lib.ntu.edu.tw) on 2023-01-09T17:07:27Z No. of bitstreams: 0 | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2023-01-09T17:07:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 | en |
| dc.description.tableofcontents | 致謝 iii
摘要 v Abstract vii 目錄 ix 圖目錄 xiii 表目錄 xv 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 文獻回顧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 研究內容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第二章 形狀最佳化與拓樸最佳化方法 5 2.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 自由曲面建構方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.1 NURBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.3 最佳化問題描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.4 結構最佳化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4.1 形狀最佳化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.4.2 拓樸最佳化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5 結構最佳化分析方法介紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5.1 直接法 (Direct method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.6 結構最佳化演進法 (Evolutionary Structure Optimization，ESO) . . . 13 2.7 雙向結構最佳化演進法 (Bi-directional Evolutionary Structure Opti mization，BESO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7.1 方法流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7.2 篩選投影 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.7.3 穩定策略 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.7.4 移除準則 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.7.5 收斂條件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.8 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 第三章 形狀最佳化案例探討 21 3.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 形狀最佳化之程式架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3 平板屋頂案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4 殼橋案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.1 支承最佳化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 第四章 拓樸最佳化案例探討 33 4.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.2 懸臂梁案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.3 簡支梁案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.3.1 不同初始拓樸形狀 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.2 修改穩定策略 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.3 限制每步迭代元素改變數量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.4 上承橋梁案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.4.1 收斂結果之判斷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.4.2 材料集中化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.5 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 第五章 拓樸最佳化於薄殼結構之應用 53 5.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.2 方法驗證 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.3 方形曲面屋頂案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.3.1 殼結構最佳材料配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.3.2 加勁層最佳材料配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.4 殼橋案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.5 小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 第六章 結論與未來展望 69 6.1 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6.2 未來展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 參考文獻 71 | - |
| dc.language.iso | zh_TW | - |
| dc.subject | 形狀最佳化 | zh_TW |
| dc.subject | 結構最佳化 | zh_TW |
| dc.subject | 自由曲面 | zh_TW |
| dc.subject | 薄殼結構 | zh_TW |
| dc.subject | 殼橋 | zh_TW |
| dc.subject | 拓樸最佳化 | zh_TW |
| dc.subject | Shell bridge | en |
| dc.subject | Free-form surface | en |
| dc.subject | Structural optimization | en |
| dc.subject | Shape optimization | en |
| dc.subject | Topology optimization | en |
| dc.subject | Thin shell structure | en |
| dc.title | 應用形狀最佳化與拓樸最佳化於薄殼結構設計 | zh_TW |
| dc.title | Application of Shape Optimization and Topology Optimization in Thin Shell Structure Design | en |
| dc.title.alternative | Application of Shape Optimization and Topology Optimization in Thin Shell Structure Design | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.date.schoolyear | 111-1 | - |
| dc.description.degree | 碩士 | - |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 黃仲偉;宋裕祺;郭世榮 | zh_TW |
| dc.contributor.oralexamcommittee | Chung-Wei Huang;Yu-Chi Sung;Shyh-Rong Kuo | en |
| dc.subject.keyword | 自由曲面,結構最佳化,形狀最佳化,拓樸最佳化,薄殼結構,殼橋, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Free-form surface,Structural optimization,Shape optimization,Topology optimization,Thin shell structure,Shell bridge, | en |
| dc.relation.page | 72 | - |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202210079 | - |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | - |
| dc.date.accepted | 2022-12-01 | - |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | - |
| dc.contributor.author-dept | 土木工程學系 | - |
| 顯示於系所單位： | 土木工程學系 | |
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