Надежность оптимизации дизайна с использованием оптимальных факторов безопасности для крупномасштабных задач
Автор: Харманда М.Г., Антибас И.Р.
Журнал: Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Введение. Модель, основанная на оптимизации надёжности, (RBDO) уменьшает структурный вес в некритических регионах, обеспечивает не только улучшенную конструкцию, но и более высокий уровень уверенности в дизайне. Материалы и методы. Классический подход RBDO может быть выполнен в двух отдельных пространствах: физическом пространстве и нормированном пространстве. Поскольку в вышеупомянутых двух пространствах требуется очень много повторных исследований, расчётное время для такой оптимизации является большой проблемой. Эффективный метод, называемый Optimum Safety Factor (OSF), разработан и успешно применяется к нескольким инженерным приложениям.Результаты исследования. Численное приложение по крупномасштабной задаче при усталостной загрузке показывает эффективность разработанного метода RBDO относительно детерминированной оптимизации дизайна (DDO). Эффективность метода OSF также распространяется на несколько режимов отказоустойчивости для управления несколькими выходными параметрами, такими как структурный объем и атрибут повреждения. Обсуждение и заключения. Упрощенная стратегия внедрения структуры OSF состоит из единственной задачи по оптимизации оценки проектной точки и прямой оценки оптимального решения с учетом составов OSF. Он предоставляет разработчикам эффективные решения, которые должны быть экономичными, удовлетворяющими требуемому уровню надежности с сокращённым расчётным временем.
Оптимизация на основе надежности, структурная надежность, факторы безопасности
Короткий адрес: https://sciup.org/142214952
IDR: 142214952 | DOI: 10.23947/1992-5980-2018-18-3-271-279
Reliability-based design optimization using optimum safety factors for large-scale problems
Introduction. Reliability-Based Design Optimization (RBDO) model reduces the structural weight in uncritical regions, does not only provide an improved design but also a higher level of confidence in the design.Materials and Methods. The classical RBDO approach can be carried out in two separate spaces: the physical space and the normalized space. Since very many repeated researches are needed in the above two spaces, the computational time for such an optimization is a big problem. An efficient method called Optimum Safety Factor (OSF) method is developed and successfully put to use in several engineering applications. Research Results. A numerical application on a large scale problem under fatigue loading shows the efficiency of the developed RBDO method relative to the Deterministic Design Optimization (DDO). The efficiency of the OSF method is also extended to multiple failure modes to control several out-put parameters, such as structural volume and damage criterion.Discussion and Conclusions. The simplified implementation framework of the OSF strategy consists of a single optimization problem to evaluate the design point, and a direct evaluation of the optimum solution considering OSF formulations. It provides designers with efficient solutions that should be economic, satisfying a required reliability level with a reduced computing time.
Список литературы Надежность оптимизации дизайна с использованием оптимальных факторов безопасности для крупномасштабных задач
- Kharmanda, G., El-Hami, A. Reliability-Based Design Optimization, In edited book Multidisciplinary Design Optimization in Computational Mechanics. Piotr Breitkopt and Rajan Filomeno Coelho, eds. Chapter 11: Wiley & Sons, April 2010, ISBN: 9781848211384, Hardback, 576 p.
- Kharmanda, G., Antypas, I. Reliability-Based Design Optimization Strategy for Soil Tillage Equipment Considering Soil Parameter Uncertainty. Vestnik of DSTU, 2016, vol. 16, no. 2 (85), pp. 136-147.
- Kharmanda, G. The safest point method as an efficient tool for reliability-based design optimization applied to free vibrated composite structures. Vestnik of DSTU, 2017, vol. 17 (2), pp. 46-55. DOI: https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-2-46-55
- Yaich, A., Kharmanda, G., El Hami, A., Walha, L. Reliability-based design optimization for multiaxial fatigue damage analysis using robust hybrid method. Journal of Mechanics, Haddar Online 6 July, 2017. -Available at: doi: https://doi.org/10.1017/jmech.2017.44.
- Tu, J.,Choi, K.K., Park, Y.H. A new study on reliability-based design optimization. ASME Journal of Mechanical Design, 1999, vol. 121, no. 4, pp. 557-564.
- Du, X., Chen, W. Sequential Optimization and Reliability Assessment method for Efficient Probabilistic Design. ASME J. Mech. Des., 2004, vol. 126(2), pp. 225-233.
- Steenackers, G.,Versluys, R., Runacres, M., Guillaume, P. Reliability-based design optimization of computation-intensive models making use of response surface models. Quality and Reliability Engineering International, 2011, vol. 27 (4), pp. 555-568.
- Lopez, R.H., Beck, A.T. Reliability-Based Design Optimization Strategies Based on FORM: A Review, J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng., 2012, vol. 34 (4), pp. 506-514.
- Kharmanda, G., Antypas, I. Integration of Reliability Concept into Soil Tillage Machine Design. Vestnik of DSTU, 2015, vol. 15, no. 2 (81), pp. 22-31.
- Gayton, N., Pendola, M., Lemaire, M. Partial safety factors calibration of externally pressurized thin shells. In: CNES editor. Third European conference on launcher technology, Strasbourg, France; 2001.
- Kharmanda, G., Olhoff, N., El-Hami, A. Optimum values of structural safety factors for a predefined reliability level with exte nsion to multiple limit states. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2004, vol. 27, pp. 421-434.
- Ibrahim, M-H., Kharmanda, G., Charki, A. Reliability-based design optimization for fatigue damage analysis. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015, vol. 76, pp. 1021-1030.
