프로세스 분할 병행에 의한 통합 구조설계 운용

Integrated Structural Design Operation by Process Decomposition and Parallelization

  • 황진하 (충북대학교 토목공학부) ;
  • 박종회 (서원대학교 환경건설정보학과)
  • 발행 : 2008.02.28

초록

본 연구는 제품(구조물)최적화와 프로세스 병렬화가 통시에 실행되는 통합구조설계운용 방법을 제시한다. 관행적 설계방법과 최적화설계방법의 장점들을 선택적으로 수용 보완하는 DB연동 혼성방법을 통해 설계조건을 단계적으로 적용함으로써 대형최적화문제의 계산적 부담 및 이질감을 최소화하였다. PC 네트워크상에서 공학설계를 구성하는 수치연산과 도면작성이 동시공학적 절차로 구현되고, 여기서 설계의 수치연산은 유한요소기반 최적화 방법에 기초하며, 그래픽작업은 AutoLISP 프로그래밍을 통하여 AutoCAD로 표현된다. 수치연산을 병행하는 서버 및 이산최적화를 지원하는 DB서버와 그래픽스테이션 간의 통신은 메시지패싱 방식으로 이루어진다. 표준최적화모델인 트러스구조에 대한 수치실험은 연구의 타당성과 유용성을 보여준다. 공학설계를 구성하는 주된 작업요소를 분산 병행 처리하는 된 연구는 일반적 방법론 및 산업표준환경 등에 기초한다는 점에서 충분한 적용성과 확장성을 갖는다.

Distributed operation of overall structural design process, by which product optimization and process parallelization are simultaneously implemented, is presented in this paper. The database-interacted hybrid method, which selectively takes the accustomed procedure of the conventional method in the framework of the optimal design, is utilized here. The staged application of design constraints reduces the computational burden for large complex optimization problems. Two kinds of numeric and graphic processes are simultaneously implemented by concurrent engineering approach in the distributed environment of PC networks. The former is based on finite element optimization method and the latter is represented by AutoCAD using AutoLISP programming language. Numerical computation and database interaction on servers and graphic works on independent clients are communicated through message passing. The numerical experiments for some steel truss models show the validity and usability of the method. This study has sufficient adaptability and expandability, in that it is based on general methodologies and industry standard platforms.

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참고문헌

  1. 황진하, 박종회 (1999) PC 트랜스퓨터 시스템을 이용한 구조 최적화의 병렬처리, 한국전산구조공학회 논문집, 12(2), pp.233-241
  2. 황진하, 박종회, 정진덕, 전한규 (2000) 분산구조해석을 이용한 구조설계최적화, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp. 125-132
  3. 황진하, 박종회, 고덕구 (2000) 부구조화에 기초한 매트릭스 구조해석의 병렬/분산처리, 대한토목학회 논문집, 20(1-A), pp.115-124
  4. Adeli, H., Kamal, O. (1992) Concurrent Analysis of Large Structures I - Algorithms, Computers & Structures, 42, pp.413-424 https://doi.org/10.1016/0045-7949(92)90037-Z
  5. Gorman, M. R. (1984) Optimum Structural Design by Implicit Enumeration, Proc. 3rd Conf. on Computing in Civ. Eng. ASCE, San Diego, Calif, April, pp.675-681
  6. Gupta, O. K., Ravindran, A. (1983) Nonlinear Integer Programming and Discrete Optimization, Journal of the Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, ASME, 105(2), pp.160-164 https://doi.org/10.1115/1.3258502
  7. Haug, E. J., Arora, J. S. (1979) Applied Optimal Design, Wiley
  8. Huang, M. W., Arora, J. S. (1997) Optimal Design of Steel Structures using Standard Sections, Structural Optimization Journal, 14
  9. Khan, M. R. (1981) Optimality Criterion Techniques Applied to Frames having Nonlinear Cross-sectional Properties, Journal of the AIAA, 81, pp.233-241
  10. Kirsch, U. (1993) Structural Optimization, Springer- Verlag
  11. Przemieniecki, J. S. (1968) Theory of Matrix Structural Analysis, McGraw-Hill. Inc
  12. Salomone, T. A. (1995) Concurrent Engineering, Marcel Wekker Inc
  13. Sunderam, V. S. (1990) PVM : A Framework for Parallel Distributed Computing, Journal of Concurrency : Practice and Experience, 2(4), pp.315-339 https://doi.org/10.1002/cpe.4330020404
  14. Vanderplaats, G. N. (1984) Numerical Optimization Techniques for Engineering Design, McGraw-Hill. Inc
  15. VR&D (2001) GENESIS User Manual, Vanderplaats Research & Development, Inc