MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017359971
■00520260202105243
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798291569610
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32272030
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006422
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620
■1001  ▼aNg,  Galen  Wolfgang.
■24510▼aHydroelastic  Optimization  of  Composite  Appendages
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a340  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Martins,  Joaquim  R.  R.  A.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aComposite  materials  technology  has  advanced  significantly  since  the  2000s,  and  they  are  becoming  increasingly  popular  in  the  construction  of  modern  marine  appendages  such  as  hydrofoils.  This  is  because  they  offer  numerous  benefits  over  traditional  metallic  materials;  the  main  one  explored  in  this  thesis  is  material  anisotropy  and  how  one  may  hydro  elastically  tailor  the  performance  of  a  marine  appendage  to  the  desired  application.  These  building  materials  are  feasible  because  of  advances  in  computational  modeling  and  manufacturing  techniques.  These  advances  enable  the  design  and  construction  of  highly  optimized  and  complicated  geometries,  hence  now  is  the  time  to  develop  design  methods  for  these  novel  structures.While  composites  have  been  deployed  in  aerospace  applications,  marine  applications  are  different.  Marine  composite  appendage  design  is  challenging  because  of  the  free  surface,  waves,  multiphase  flows,  body  motions,  and  high  loading  due  to  the  high  water  density  and  harsh  environment.  Marine  composites  face  unique  challenges  compared  to  traditional  metallic  alloys  because  of  their  low  structural  density,  higher  flexibility,  anisotropic  stiffness,  and  complicated  material  failure  mechanisms.  Many  challenges  are  associated  with  undesired  system  dynamics  such  as  lock-in,  resonance,  modal  coalescence,  dynamic  load  amplification,  and  flutter.  The  primary  goal  of  this  thesis  is  to  develop  an  analysis  and  design  method  that  handles  these  unique  challenges  associated  with  lightweight  materials  and  advancing  geometric  complexity  of  marine  appendages  where  previous  methods  were  insufficiently  accurate  or  the  models  and  algorithms  had  not  yet  been  developed.  A  secondary  goal  is  to  gain  new  insights  by  using  the  methods  to  perform  design  optimizations.The  methodology  couples  numerical  models  for  hydrodynamics,  structures,  and  dynamics  to  perform  gradient-based  Multidisciplinary  Design  Optimization  (MDO).  Gradient-based  optimization  combined  with  efficient  derivative  computation  via  adjoint  methods  and  reverse  mode  algorithmic  differentiation  make  the  methodology  efficient  and  scalable  to  practical  engineering  problems  with  many  design  variables.  The  novel  contribution  is  a  model  that  considers  static  and  dynamic  hydroelasticity  of  marine  composites  and  can  compute  gradients  of  cost  functions.  The  model  also  uses  the  modular  analysis  and  unified  derivatives  architecture  to  facilitate  coupling  to  pre-existing  design  optimization  modules  and  other  disciplines  for  future  extensions.The  results  show  that  to  minimize  the  drag  objective,  there  is  strong  interplay  between  material  variables  (e.g.,  fiber  angles  in  composite  layup)  and  geometric  variables  (e.g.,  span,  sweep,  twist,  shape,  chord,  thickness)  to  satisfy  structural  constraints,  hydrodynamic  constraints,  and  dynamic  constraints.  The  interplay  and  hence  the  optimal  selection  of  design  variables  varies  depending  on  the  operating  envelope.  There  are  also  penalties  in  the  drag  objective  associated  with  satisfying  material  failure,  cavitation,  ventilation,  and  flutter  constraints.  Gradient-based  MDO  is  an  effective  means  of  finding  these  optimal  and  feasible  designs.  The  methods  developed  in  this  thesis  provide  the  necessary  foundation  to  address  design  optimization  of  high-performance  composite  marine  appendages,  and  the  usage  of  the  method  provides  new  design  insights  into  composite  marine  appendage  design  problems.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aEngineering
■650  4▼aOcean  engineering
■650  4▼aNaval  engineering
■653    ▼aMarine  composite
■653    ▼aMultidisciplinary  Design  Optimization
■653    ▼aHydrofoil
■653    ▼aHydroelasticity
■653    ▼aFlutter
■690    ▼a0537
■690    ▼a0468
■690    ▼a0547
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bNaval  Architecture  &  Marine  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359971▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서