Implementation of reliability based design optimization techniques for aerospace structures

Abstract

Deterministik tasarım eniyilemesi modelleme, simulasyon, üretim süreci, tasarımdeğişkenleri ve parametrelerinde oluşan belirsizlikleri hesaba katamaz. Buyüzden, ortaya çıkan en iyi deterministik çözüm genellikle yüksek oranda çöküşolasılığı taşır.Güvenilirlik tabanlı tasarım eniyilemesi (GTTE) düşük çöküş olasılıklıen iyi tasarımı elde etmekle ilgilenir. GTTE'deki ilk adım önemlirastlantısal değişkenleri ve bunların çöküş durumlarını olasılık teorisi kullanarakbelirlemektir. İstatistiki veriler kullanılarak rastlantısal değişkenlerin davranışlarıhakkında bilgi elde edilebilir. Tüm GTTE süreci ortaya daha güvenilir tasarımlarçıkarmayı hedefler.Bu çalışmada, GTTE'nin belli bazı çözüm yöntemleri incelenmiştir. Birincidereceden güvenilirlik yöntemlerine dayanan başarım ölçümü yaklaşımı,güvenilirlik çözümlemesi yapmakta kullanılmıştır. Uygulanan algoritma öncebilimsel yazından bir deneme problemi üzerinde çalıştırılmış, elde edilensonuçların bilimsel yazındaki sonuçlarla uyuştuğu gözlemlenmiştir.Son olarak, yazılan kod, basit bir uçak kanadının güvenilirlik tabanlı tasarımeniyilemesi problemini çözmek için ticari yazılımlarla birleştirilmiştir. Daha önceelde edilen deterministik eniyileme sonuçlarıyla karşılaştırılan sonuçların uyumluve mantıklı çıkması, kod ve yazılımların birleştirilmesinin başarıyla sonuçlandığınıgötermiştir.

A deterministic design optimization does not account for the uncertainties thatexist in modeling and simulation, manufacturing processes, design variables andparameters. Therefore the resulting deterministic optimal solution is usuallyassociated with a high chance of failure.Reliability based design optimization (RBDO) deals with obtaining optimaldesigns characterized by a low probability of failure. The first step in RBDOis to characterize the important uncertain variables and the failure modes whichcan be done using probability theory. The probability distributions of the randomvariables are obtained using statistical models. The whole process aims to designmore reliable products.In this work, some solution methodologies of RBDO are investigated.Performance measure approach which is one the FORM (first order reliabilitymethod) based methods is used for reliability analysis. The implementedalgorithm is first verified for a benchmark problem in literature and a compromiseis reached on the obtained results.Finally, the written code is integrated with commercial softwares to solve areliability based design optimization problem of an aircraft wing. The resultsare compared to the ones which were previously computed by a deterministicdesign optimization process. The compatible outputs indicate that integration ofthe code and softwares results in success.