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Erschienen in: Optimization and Engineering 4/2014

01.12.2014

Redundant robust topology optimization of truss

verfasst von: Daniel P. Mohr, Ina Stein, Thomas Matzies, Christina A. Knapek

Erschienen in: Optimization and Engineering | Ausgabe 4/2014

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Abstract

A common problem in the optimization of structures is the handling of uncertainties in the parameters. If the parameters appear in the constraints, the uncertainties can lead to an infinite number of constraints. Usually the constraints have to be approximated by finite expressions to generate a computable problem. Here, using the example of topology optimization of a truss, a method is proposed to deal with such uncertainties by utilizing robust optimization techniques. This leads to an approach without the necessity of any approximation.
Another common problem in the optimization of structures is the consideration of possible damages. The typical approach is to prevent these damages by a convenient structure—this concept is known as safe-life. The method developed here applies the principle of redundancy to resist damages, which is the design philosophy of fail-safe. In general this leads to a high dimensional partitioning problem. By using a linear ansatz we get a computable problem.
Finally, robust and redundant methods are combined, and simple numerical examples of typical problems illustrate the application of the methods.
Our new redundant robust topology optimization of truss, based on known concepts of different research fields, gives a structure which is not only “safe” for parameter perturbations but for failure of bars, too. This introduces the fail-safe concept to structural optimization.

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Fußnoten
1
RAID is an acronym for Redundant Array of Independent Disks.
 
Literatur
Zurück zum Zitat Dorn WS, Gomory RE, Greenberg HJ (1964) Automatic design of optimal structures. J Méc 3(1):25–52 Dorn WS, Gomory RE, Greenberg HJ (1964) Automatic design of optimal structures. J Méc 3(1):25–52
Zurück zum Zitat Mohr DP, Stein I, Matzies T (2012) Knapek CA Robust Topology Optimization of Truss with Regard to Volume. Mathematics, Optimization and Control. arXiv:1109.3782v2 [math.OC] Mohr DP, Stein I, Matzies T (2012) Knapek CA Robust Topology Optimization of Truss with Regard to Volume. Mathematics, Optimization and Control. arXiv:​1109.​3782v2 [math.OC]
Zurück zum Zitat Przemieniecki JS (1968) Theory of matrix structural analysis. McGraw-Hill, New York MATH Przemieniecki JS (1968) Theory of matrix structural analysis. McGraw-Hill, New York MATH
Zurück zum Zitat Reza FM (1961) An introduction to information theory. McGraw-Hill, New York Reza FM (1961) An introduction to information theory. McGraw-Hill, New York
Zurück zum Zitat Taylor JR (1997) An introduction to error analysis, 2nd edn. University Science Books, Sausalito Taylor JR (1997) An introduction to error analysis, 2nd edn. University Science Books, Sausalito
Metadaten
Titel
Redundant robust topology optimization of truss
verfasst von
Daniel P. Mohr
Ina Stein
Thomas Matzies
Christina A. Knapek
Publikationsdatum
01.12.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Optimization and Engineering / Ausgabe 4/2014
Print ISSN: 1389-4420
Elektronische ISSN: 1573-2924
DOI
https://doi.org/10.1007/s11081-013-9241-7

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