• Title/Summary/Keyword: 강성최적설계

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Analysis for Dynamic Characteristics of T-shaped structure using Sensitivity Analysis and Reduced Impedance Method (감도해석과 축소임피던스합성법을 이용한 T형 구조물의 동특성 해석에 관한 연구)

  • 오재응;류지우;조준호
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1994.10a
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    • pp.231-237
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    • 1994
  • 컴퓨터의 눈부신 발달에 힙입어 실험 또는 해석적 방법으로 일반 구조물이나 기계구조물의 진동특성을 손쉽고 정확하게 파악하는 것이 가능하게 되었다. 그런데 최근의 산업현장은 지금까지의 정확한 구조해석에만 그치지 않고 이를 바탕으로 강도 개선, 재료 절감을 통한 원가절감, 중량 최소화 문제등의 차원에서 동적인 특성의 변경을 요구하고 있다. 이러한 문제는 그 중요성에도 불구하고 여전히 설계자의 경험이나 시행착오에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 구조물 결합부분에 주목하여 동특성의 변경 문제를 해석하고자 하였다. 즉 거의 모든 구조물이 결합부를 가지고 있는데 결합부 특성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 리벳이나 보울트나 어떤 특수한 형태 결합부가 구조물의 특성에 주는 영향을 예측하기 어렵다. 이러한 결합부이 특성을 알아내고 구조물 동특성 변경 및 개선안을 제시하는 최적설계를 위해 감도해석기법은 아주 유효하게 쓰일 수 있다. 한편 구조물의 대형화, 복잡화는 구조물 동특성 해석에 더욱 많은 계산시간과 용량이 큰 전자계산기를 필요로 하게 되었으며, 분계의 결합부위가 변경되거나 결합형태가 변했을 때 전계의 동특성을 다시 해석할 필요없이 분계만의 정보로부터 전계의 동특성을 알아낼 필요가 생겼다. 이러한 의미에서 구조물의 분계로부터 전계의 동특성을 해석을 위한 부분구조합성법이 대두되게 되었다. 본 연구에서는 이러한 감도해석과 부분구조합성법의 공통된 문제를 일치화하고자 하였다. 즉 감도해석기법을 이용하여 필요한 구조물의 동특성에 부합하는 결합부의 최적한 설계변수를 규명하였고 이렇게 구해진 결합부의 설계변수와 분계의 정보를 알고리즘이 비교적 간단하고 오차가 적은 축소임피던스 합성법에 적용하여 전계의 동특성을 해석함으로써 감도해석기법과 축소임피던스 합성법의 통합적용이 최적설계와 이에 따른 동특성 해석에 효과적인 방법임을 보이고자 하였다. 대상구조물은 구조물 결합의 기본적인 형태인 T형을 선택하였다. T형 구조물은 분계 A(16개의 사각요소)와 분계 B(8개의 사각요소)로 이루어져 있으며 두개의 스프링으로 결합되어 있다. 설계변수는 강성에 국한하였으며 결합부의 결합형태는 탄성결합과 강결합으로 하였다. 감도해석과 축소임피던스 합성법에 의해 구해진 고유진동수와 FRF를 상용 유한 요소 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 통하여 검증하여 이 연구의 타당성을 검토하였다.

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Optimal Aerodynamic Design and Performance Analysis for Pitch-Controlled HAWT (가변 피치형 수평축 풍력 터빈의 공력 최적설계 및 피치제어 성능 연구)

  • Ryu, Ki-Wahn
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.35 no.10
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    • pp.891-898
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    • 2007
  • Optimal aerodynamic design for the pitch-controlled horizontal axis wind turbine and its aerodynamic performance for various pitch angles are performed numerically by using the blade element momentum theory. The numerical calculation includes effects such as Prandtl‘s tip loss, airfoil distribution, and wake rotation. Six different airfoils are distributed along the blade span, and the special airfoil i.e. airfoil of 40% thickness ratio is adopted at the hub side to have structural integrity. The nonlinear chord obtained from the optimal design procedure is linearized to decrease the weight and to increase the productivity with very little change of the aerodynamic performance. From the comparisons of the power, thrust, and torque coefficients with corresponding values of different pitch angles, the aerodynamic performance shows delicate changes for just $3^{\circ}$ increase or decrease of the pitch angle. For precisive pitch control, it requires the pitch control algorithm and its drive mechanism below $3^{\circ}$ increment of pitch angle. The maximum torque is generated when the speed ratio is smaller than the designed one.

Structural Optimization for LMTT-mover of a Crane (크레인 LMTT용 이동체의 구조최적설계)

  • Lee K.-H.;Min K. A.;PARK H. W.;Han D. S.;Han G. J.
    • Journal of Navigation and Port Research
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    • v.29 no.5 s.101
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    • pp.415-420
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    • 2005
  • LMTT (Linear Motor-based Transfer Technology) is the horizontal transfer system for yard automation, which has been proposed to take the place of AGV (Automated Guided Vehicle) in the maritime container terminal. The system is based on PMLSM (Permanent Magnetic Linear Synchronous Motor) that consists of stator modules on the rail and shuttle car. It is desirable to reduce the weight of LMTT in order to control the electronic devices with minimum energy. In this research, structural optimization for a mover of shuttle car is performed to minimize the weight satisfying design criteria. The objective function is set up as weight. On the contrary, the design variables are transverse, longitudinal and wheel beams' thicknesses and its height, and the constraints are considered as strength and stiffness.

Hemming Process Design of the Permalloy Shielding Can for the Stiffness and Shape Accuracy (퍼멀로이 실딩캔의 강성증대 및 형상 정밀도를 위한 최적 헤밍 공정설계)

  • Lee, Sun-Bong;Kim, Dong-Hwan;Kim, Byung-Min
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.19 no.5
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    • pp.29-35
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    • 2002
  • This study shows the process design and forming analysis of permalloy shielding can that support the automobile multi-display parts to indicate the accurate information of car. This study is particularly important, since the accuracy of permalloy shielding can is known to affect the magnetic properties such as coercivity and permeability quite sensitively. The objective functions are defects such as hemming wind, hemming length, hemming wrap and tightness in prehemming process. The pre-hemming angle is considered as design parameter. The commercial finite element program PAM-STAMP™ was used to simulate the pre-hemming and hemming process. The ANN (Artificial Neural Network) has been implemented for minimizing of objective function and for investigating effect of punch angle relevant to the pre-hemming process. The results of analysis to validate the proposed design method are presented.

Buckling behavior of longitudinally stiffened steel plates by U-shaped ribs (U리브 보강판의 압축좌굴모드 변동특성에 관한 해석적 연구)

  • Choi, Su-Young;Choi, Byung-Ho
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2011.12b
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    • pp.465-468
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    • 2011
  • 압축을 받는 판 구조의 경제적인 단면 보강을 위해 종방향 보강재인 U형 단면 리브를 적용하는 것이 효과적이나, 현재 국내에서는 명확한 설계지침이나 연구자료가 제시되지 못하고 있다. 따라서 U리브의 적정 크기 및 최적 간격에 대해 검토 후 이에 관한 지침이 제시될 필요성이 있다. 이에, 본 연구에서는 U리브의 단면 크기 및 강성에 따른 탄성좌굴강도 및 좌굴모드의 변화를 알아보고자 한다. 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 고유치 해석을 실시하였고, 이론값과 해석적 결과의 탄성좌굴강도를 비교하였다. 이러한 분석 결과를 토대로 향후 U리브의 최소소요강성 및 단면 선정방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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Soil-Cement를 이용한 지하댐 차수벽 재료의 강도 특성 평가

  • Im Eun-Sang;Seo Min-U;Kim Hyeong-Su;Sin Dong-Hun
    • Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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    • 2005.04a
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    • pp.228-231
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    • 2005
  • 본 연구는 지하수를 생활용수로 활용하기 위한 시설물로 검토되고 있는 지하댐을 건설함에 있어 유력한 공법으로 제안되고 있는 SCW(Soil Cement Wall) 차수벽 설계지침을 마련하기 위하여 수행된 시험결과이다. 실험을 통해 SCW 각 혼합재료의 함유율에 따른 일축압축강도와 차수벽체의 강성을 나타내는 평균탄성계수를 산정하였으며, 혼합재료의 함유율과 양생조건을 조절하면 지하댐과 같은 구조물에 최적의 조건이라고 할 수 있는 고강도 저강성 벽체의 구현이 가능하다는 것을 확인하였다.

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A Study on Numerical Approximation of Joint Stiffness of Vehicle Structures (차체 구조물 결합부 강성의 근사적 수식화에 관한 연구)

  • 박정률;이상범;임홍재
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.9 no.3
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    • pp.155-163
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    • 2001
  • Joint stiffnesses can affect the vibrational characteristics of car body structures and, therefore, should be included in vehicle system models. In this paper, a numerical approximation of joint stiffness is presented for considering joint flexibility of thin walled beam jointed structures. Using the proposed method, it is possible to optimize joint structures considering the change of section shapes in vehicle structures. The numerical approximation of joint stiffnesses is derived using the RSM(Response Surface Method) in terms of beam section properties. The study shows that joint stiffnesses can be effectively determined in designing vehicle structure.

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Compliant Mechanism Topology Optimization of Metal O-Ring (금속오링씰의 컴플라이언트 메커니즘 위상최적설계)

  • Kim, Geun-Hong;Lee, Young-Shin;Yang, Hyung-Lyeol
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.4
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    • pp.537-545
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    • 2013
  • The elastic recovery of a metal seal is a factor that can be used to assess its sealing performance. In this study, a compliant mechanism topology optimization has been performed to find a structure of a metal O-ring seal that can maintain excellent sealing performance with a maximized elastic recovery over extended operation. An evolutionary structural optimization (ESO) was used as a topology optimization algorithm with two different types of objective functions considering both flexibility and stiffness. In particular, a circular design domain was adopted to consider the outer shape of the metal O-ring seal. The elastic recovery of the optimal topology was calculated and compared to that of a commercial product.

Thermal and Geometrical Effect on the Motor Performance of Composite Squirrel Cage Rotor (복합재료 농형 회전자의 열적, 기하학적 특성이 모터 성능에 미치는 효과)

  • 장승환;이대길
    • Composites Research
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    • v.14 no.3
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    • pp.77-89
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    • 2001
  • Since the critical whirling vibration frequency of high speed built-in type motor spindle systems is dependent on the rotor mass of the built-in motor and the spindle specific bending modulus, the rotor and the shaft were designed using magnetic powder containing epoxy and high modulus carbon fiber epoxy composite, respectively. In order to increase the amount of the magnetic flux of the composite squirrel cage rotor of an AC induction motor, a steel core was inserted into the composite rotor. From the magnetic analysis, the optimal configurations of steel core and conductor bars for the dynamic characteristics of the rotor system were determined and proposed. The temperature dependence of composite squirrel cage rotor materials was investigated by various experiments such as TMA, DMA and VSM.

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The Arrangement of Heaters for Rubber Injection Molds using FEM and Optimal Design Method (유한요소법과 최적설계 기법을 이용한 고무 사출 금형 히터 배치)

  • Kim, Myung-Hun;Han, Jeong-Young;Choi, Eun-Ho;Bae, Won-Byong;Kang, Sung-Soo
    • Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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    • v.20 no.1
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    • pp.34-39
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    • 2011
  • Temperature control of a rubber injection mold is important for the dimensional accuracy of product. The main objective of this paper is to optimize the arrangement of heaters by FEM and optimal design method. Firstly, 3-dimensional transient heat transfer analysis was carried out for a square specimen mold. Results of FE analysis are a good agreement with the experimental results, showing about 1.22~7.22% error in temperature distribution. Secondly, we suggested the optimal method about an arrangement of heaters of rubber injection mold by using the optimal design technique. Distances between heater's center and the contact surface of mold, distances between heater's center and symmetric surface were considered as design variables. And the variances between the temperatures of cavity surfaces and their average temperature were used as the objective functions. Applying the optimal solution, the temperature variation was improved about 52.9~88.1 % compared to the existing mold. As a result of sensitivity analysis for design variables, design variables parallel to the direction of the split plane in mold affect the largest on the surface temperature variation in mold cavity.