• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.1 no.1
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• pp.87-94
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• 1989

철근콘크리트 뼈대구조와 같이 설계변수가 과다하고, 제약조건식이 복잡한 구조물의 최적화를 위하여는 구조물을 여러개의 부분구조물로 분할하여 최적해를 구하는 분할법이 많이 사용되고 있다. 그러나 기존의 분할법에 의한 최적화는 구조해석과정과 고정된 부재력에대한 단면설계변수의 부분최적화 과정만으로 이루어지기 때문에, 최적해를 구하려면 반복적인 재해석과정만을 수행하지 않으면 안된다. 따라서 본 연구에서는 다단계분할법에 의하여 철근콘크리트 뼈대구조의 최적화 문제를 3단계로 형성하고, 분할된 부분최적화문제의 최적화시 전체구조의 강성 및 부재력 변화가 반영되어 부분 구조물의 결합을 유지시킬 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 최적화 문제에서 설계변수로는 단면의 크기, 철근량, 모멘트 재분배율등을 취하고,목적함수는 경비함수, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 부재강도, 시방서의 요구사항등을 고려하여 문제를 형성하였다. 본 연구에서 개발한 다단계 최적화과정의 첫째 단계에서는 탄성해석에 의하여 재분배모멘트의 설계공간을 형성한다. 이 때 부재력변화량추정(forece approximation technique)에 의하여 단면치수의 변화에 따른 부재력의 변화를 제약조건식 내에 포함시킬 수 있도록 하였다. 둘째 단면에서는 첫째 단계에서 구한 부재력변화량추정이 포함된 제약조건식 내에서 무제약최소화기법에 의하여 단면치수를 최적화하도록 하였다. 셋째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 이 때 재분배모멘트의 변화에 따른 단면설계 변수의 변화는 둘째 단계에서 구한 설계민감도(design sensitivity)를 이용하여 반영시키도록 하였다. 제안된 알고리즘을 1층 2경간 및 2층 1경간 뼈대구조에 적용하여 알고리즘의 타당성과 효율성을 입증하였다. 따라서 본 연구의 알고리즘은 철근 콘크리트 뼈대구조의 최적설계에 안정성있게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2015.04a
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• pp.896-897
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• 2015

본 연구는 3D 이미지 스캔 데이터 기반으로, SWEEPING 형상을 효과적으로 역설계하는 기술에 관한 것이다. 사용자가 미리 정의한 형상 단면 모델 데이터베이스를 이용해, 3차원 SWEEPING 형상을 자동으로 역설계하는 알고리즘을 제안한다. 이를 위해, 3D 이미지 스캔 데이터인 포인트 클라우드에서 자동으로 추출한 단면 포인트들을 처리해, 파라메터 정보를 추출하고, 미리 정의된 형상 단면들과 상호간 유사도를 비교한 후, 가장 유사한 형상 단면을 획득한다. 이러한 기술은 SWEEPING 형상 모델의 역설계 과정을 자동화하는 데 도움을 줄 것이다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.28 no.4
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• pp.1-12
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• 2024

In this study, a determination method of structural member section based on Nonlinear behaviors of steel cable-stayed bridges and the Harmony Search algorithm was presented. The Harmony Search algorithm determines the structural member section of cable-stayed bridges by repeating the process of setting the initial value, initializing the harmony memory, configuring the new harmony memory, and updating the harmony memory to search for the optimal value. The nonlinear initial shape analysis of a three-dimensional steel cable-stayed bridge was performed with the cross-section of the main member selected by the Harmony Search algorithm, and the optimal cross-section of the main members of the cable-stayed bridge, such as pylons, girders, cross-beams, and cables, reflecting the complex behavior characteristics and the nonlinearity of each member was determined in consideration of the initial tension and shape. The total weight was used as the objective function for determining the cross-section of the main member of the cable-stayed bridges, and the load resistance ability and serviceability based on the ultimate state design method were used as the restraint conditions. The width and height ratio of the girder and cross-section were considered additional restraint conditions. The optimal sections of the main members were made possible to be determined by considering the geometry and material nonlinearity of the pylons, girders, and cross-sections and the nonlinearity of the cable members. As a result of determining the optimal cross-section, it was confirmed that the proposed analysis method can determine the optimal cross-section according to the various constraint conditions of the cable-stayed bridge, and the structural member section of the cable-stayed bridge considering the nonlinearity can be determined through the Harmony Search algorithm.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.17 no.4 s.77
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• pp.385-394
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• 2005

In this paper, a discrete optimum design program was developed using the refined fuzzy-genetic algorithms based on the genetic algorithms and the fuzzy theory. The optimum design in this study can perform section and shape optimization simultaneously for planar and spatial steel structures. In this paper, the objective function is the weight of steel structures and the constraints are the design limits defined by the design and buckling strengths, displacements, and thicknesses of the member sections. The design variables are the dimensions and coordinates of the steel sections. Design examples are given to show the applicability of the discrete optimum design using the improved fuzzy-genetic algorithms in this study.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.4 s.65
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• pp.389-401
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• 2003

The purpose of this study is to develop an algorithm, which can be designed the optimal sections of the composite framed structures constituted with the beams and the columns consisted of H type of steel section and concrete considering the reliability index. The optimized problem or the composite framed structures is formulated with the objective function and the constraints taking the section sizes as the design variables. The objective functions are constituted by the total costs of constructions. Also, the constraints are derived by considering the reliability index of section stress and allowable stress. The algorithm optimized the section of the composite framed structures utilizes the SUMT method using the modified Newton-Raphson direction method. The optimizing algorithm developed in this study is applied to the numerical examples with respecting a one-bay, one-story composite framed structure and a one-bay five-story one for the practical utilization of design on the composite framed structures using the reliability indices$({\beta})$ three and zero. In addition, their numerical results are compared and analyzed to examine the possibility of optimization the applicability, and the convergence this algorithm.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.1
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• pp.197-205
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• 1992

For the optimal design of composite breakwaters, a computer program PROCOBRA is developed using the combined ALM-BFGS algorithm. A model formulation for the section design optimization problem of composite breakwaters is proposed where a concept of subsectional weighting factors is introduced in the objective function. Usability of the program is verified through a numerical example. From the study, it is found that the ALM-BFGS method is reliable and can be effectively applied for the design optimization of coastal structures. Compared with conventional design process, it is proved that the economical design of composite breakwaters is possible.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.4
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• pp.127-135
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• 1984

This paper considers the problem of optimum shaping of steel arches subjected to general loading. The weight of arches is considered as the objective function and the appropriate combinations of section forces, material volume, arc length, and closed section area of arches are considered as the stress constraints. The shape optimization problems are formulated in terms of the design variables of sectional areas of each element. First the cost sensitivity of the design is investigated. Then the investigation comprises the search for the optimum arch form as well as the optimum area distribution along the arch. Two spaces of shape optimization algorithm will be treated, the first space corresponding to the section optimization by the Modified Newton Raphson Method, and the second space to the coordinate optimization by the Powell Method. The optimization algorithm is evaluated and the optimum span-rise ratios for the given arches are evaluated.

• Composites Research
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• v.35 no.5
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• pp.340-346
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• 2022

In this study, an optimal structural design of composite helicopter blades is performed using the genetic algorithm-based optimizer PSGA (Particle Swarm assisted Genetic Algorithm). The blade sections consist of the skin, spar, form, and balancing weight. The sectional geometries are generated using the B-spline curves while an opensource code Gmsh is used to discretize each material domain which is then analyzed by a finite element sectional analysis program Ksec2d. The HART II blade formed based on either C- or D-spar configuration is exploited to verify the cross-sectional design framework. A numerical simulation shows that each spar model reduces the blade mass by 7.39% and 6.65%, respectively, as compared with the baseline HART II blade case, while the shear center locations being remain close (within 5% chord) to the quarter chord line for both cases. The effectiveness of the present optimal structural design framework is demonstrated, which can readily be applied for the structural design of composite helicopter blades.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.321-321
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• 2004

본 연구에서는 웨이퍼 단면 연삭기 구조물의 경량화 고강성화 최적설계를 위하여 가변벌점함수 유전 알고리즘을 이용한 다단계 최적설계 방법을 적용하였다. 구조강성 최대화와 중량 최소화라는 상반된 성질의 목적함수를 최적화하기 위하여 강성의 역수 개념인 컴플라이언스(compliance)를 도입하여 목적함수론 최소화시키는 문제로 만들었으며, 가증방법(weighted method)을 이용하여 다목적 함수를 단일 목적함수로 변환시켰다. 부재 단면형상 최적화 단계와 정적설계 최적화 단계, 및 동적 설계 최적화 단계를 순차적으로 수행하는 다단계 최적설계를 방법을 연삭기 구조물의 최적설계에 적용하였다.(중략)

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.702-705
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• 2011

본 논문에서는 초고층 전단벽-아웃리거 시스템에 대해, 기존의 근사해석법과 유전알고리즘을 이용하여, 물량최적설계 기반의 구성요소 단면 및 아웃리거 최적위치 결정에 관해 연구를 진행하였다. 아웃리거 시스템의 최적성은 아웃리거의 위치와 아웃리거 시스템을 구성하는 전단벽-아웃리거, 외곽기둥의 단면 성능의 복잡한 관계에 의해 역학적으로 결정된다. 하지만 기존의 아웃리거 시스템의 최적화 연구는 대부분 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면은 고정된 상태에서, 아웃리거의 위치만 설계변수로 하여 아웃리거의 최적위치를 찾는 연구에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 G.A.를 이용하여, 아웃리거 설치위치뿐만 아니라 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면까지 설계변수로 하여 물량최적설계 조건을 만족시키는 아웃리거시스템의 최적설계 연구를 진행하였다. 또한 반복 계산의 시간을 줄이기 위해 기존의 근사해석법을 사용하였다. 본 연구의 결과는 초고층 구조물의 초기 설계 시에 구성요소의 단면 및 아웃리거 설치 층의 선정에 적극 활용될 수 있을 것이다.