Un enfoque de carga unitaria para la optimización del diseño basada en la fiabilidad de estructuras lineales bajo cargas aleatorias y condiciones de contorno
Autores: Haupin, Robert James; Hou, Gene Jean-Win
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un enfoque de carga unitaria para la optimización del diseño basada en la fiabilidad de estructuras lineales bajo cargas aleatorias y condiciones de contorno
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Criterios de fallo
Estructura estática lineal
Optimización de diseño basada en la fiabilidad
Cargas aleatorias
Condiciones de contorno
Método de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La expansión de la serie de Taylor de bajo orden se empleó en este estudio para estimar los índices de fiabilidad de los criterios de fallo para la optimización del diseño basada en la fiabilidad de una estructura estática lineal sometida a cargas aleatorias y condiciones de contorno. Aprovechando el principio de superposición lineal, solo se necesitan unos pocos análisis de la estructura sometida a cargas unitarias a lo largo de todo el proceso de optimización para producir resultados aceptables. Se presentan dos ejemplos estructurales en este estudio para ilustrar la efectividad del enfoque propuesto para la optimización del diseño basada en la fiabilidad: uno trata sobre una estructura de celosía sometida a múltiples restricciones puntuales aleatorias, y el otro realiza la optimización del diseño de forma de un problema de tensión plana sometido a cargas puntuales aleatorias. Ambos ejemplos fueron formulados y resueltos mediante el método de elementos finitos. El primer ejemplo utilizó el método de penalización para reformular las múltiples restricciones puntuales como cargas externas, mientras que el segundo ejemplo introdujo un enfoque para propagar la incertidumbre linealmente desde el vector de desplazamiento nodal hasta el vector de tensión von Mises nodal. Los diseños finales obtenidos de la optimización del diseño basada en la fiabilidad fueron validados a través de simulación de Monte Carlo. Este proceso de validación se completó con solo cuatro análisis de carga unitaria para el primer ejemplo y dos para el segundo ejemplo.
Descripción
La expansión de la serie de Taylor de bajo orden se empleó en este estudio para estimar los índices de fiabilidad de los criterios de fallo para la optimización del diseño basada en la fiabilidad de una estructura estática lineal sometida a cargas aleatorias y condiciones de contorno. Aprovechando el principio de superposición lineal, solo se necesitan unos pocos análisis de la estructura sometida a cargas unitarias a lo largo de todo el proceso de optimización para producir resultados aceptables. Se presentan dos ejemplos estructurales en este estudio para ilustrar la efectividad del enfoque propuesto para la optimización del diseño basada en la fiabilidad: uno trata sobre una estructura de celosía sometida a múltiples restricciones puntuales aleatorias, y el otro realiza la optimización del diseño de forma de un problema de tensión plana sometido a cargas puntuales aleatorias. Ambos ejemplos fueron formulados y resueltos mediante el método de elementos finitos. El primer ejemplo utilizó el método de penalización para reformular las múltiples restricciones puntuales como cargas externas, mientras que el segundo ejemplo introdujo un enfoque para propagar la incertidumbre linealmente desde el vector de desplazamiento nodal hasta el vector de tensión von Mises nodal. Los diseños finales obtenidos de la optimización del diseño basada en la fiabilidad fueron validados a través de simulación de Monte Carlo. Este proceso de validación se completó con solo cuatro análisis de carga unitaria para el primer ejemplo y dos para el segundo ejemplo.