形態設計における寸法最適化問題の応用 : 有限要素モデルを使用したオートバイフレームの形態設計

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概要

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オートバイのフレーム構造は,軽量かつ高剛性であることが要求される。本研究では有限要素モデルを使用したフレームの形態設計を,寸法最適化問題として定式化した。最適化過程において,断面積が0となる部材を数値計算上取り除くことによって,構造物の形状を変化させることによる形態設計を行った。そのために,有限要素法による構造解析および非線形計画中の罰金関数法と可変計算量を利用し,様々なフレーム形態のバリエーションを抽出することができる形態最適化システムを開発した。代表的な形態であるクレードル型フレームを初期形状とし,その比ねじり剛性を初期設計値に維持しつつ重量を最小とするシミュレーションにより,本システムの妥当性を検証した。さらに,このシステムを,エンジンブロック剛性を考慮したクレードル型フレームの形態最適化設計に応用し,異なる位相形状である高剛性・軽量のダイヤモンド型フレーム形状を得た。
日本デザイン学会の論文
1994-09-20

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