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Erschienen in: Structural and Multidisciplinary Optimization 6/2018

28.11.2017 | RESEARCH PAPER

Reliability-based topology optimization of continuum structures subject to local stress constraints

verfasst von: Gustavo Assis da Silva, André Teófilo Beck

Erschienen in: Structural and Multidisciplinary Optimization | Ausgabe 6/2018

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Abstract

Topology optimization of continuum structures is a challenging problem to solve, when stress constraints are considered for every finite element in the mesh. Difficulties are compounding in the reliability-based formulation, since a probabilistic problem needs to be solved for each stress constraint. This paper proposes a methodology to solve reliability-based topology optimization problems of continuum domains with stress constraints and uncertainties in magnitude of applied loads considering the whole set of local stress constrains, without using aggregation techniques. Probabilistic constraints are handled via a first-order approach, where the principle of superposition is used to alleviate the computational burden associated with inner optimization problems. Augmented Lagrangian method is used to solve the outer problem, where all stress constraints are included in the augmented Lagrangian function; hence sensitivity analysis may be performed only for the augmented Lagrangian function, instead of for each stress constraint. Two example problems are addressed, for which crisp black and white topologies are obtained. The proposed methodology is shown to be accurate by checking reliability indices of final topologies with Monte Carlo Simulation.

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Literatur
Zurück zum Zitat Bathe KJ (1996) Finite element procedures prentice hall. Upper Sadle River, New Jersey Bathe KJ (1996) Finite element procedures prentice hall. Upper Sadle River, New Jersey
Zurück zum Zitat Fancello EA, Pereira JT (2003) Structural topology optimization considering material failure constraints and multiple load conditions. Latin American Journal of Solids and Structures 1(1):3–24 Fancello EA, Pereira JT (2003) Structural topology optimization considering material failure constraints and multiple load conditions. Latin American Journal of Solids and Structures 1(1):3–24
Zurück zum Zitat Melchers RE, Beck AT (2017) Structural reliability analysis and prediction, 3rd edn. Wiley, New YorkCrossRef Melchers RE, Beck AT (2017) Structural reliability analysis and prediction, 3rd edn. Wiley, New YorkCrossRef
Metadaten
Titel
Reliability-based topology optimization of continuum structures subject to local stress constraints
verfasst von
Gustavo Assis da Silva
André Teófilo Beck
Publikationsdatum
28.11.2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Structural and Multidisciplinary Optimization / Ausgabe 6/2018
Print ISSN: 1615-147X
Elektronische ISSN: 1615-1488
DOI
https://doi.org/10.1007/s00158-017-1865-3

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