• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.19-24
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• 2009

구조물 동특성 변경법이란 부가 구조물의 첨가나 삭제, 재료 물성치의 변경, 구조물의 형상변경 등을 이용해 구조물의 동특성을 향상시킬 수 있는 매우 효과적인 방법이다. 하지만 이러한 구조물 동특성 변경법 중 구조물의 형상 변경을 통해 그 구조물의 동특성을 향상시키는 방법은 지금까지는 주로 엔지니어의 경험이나 많은 시간을 요하는 시행착오법에 의존해 왔다. 따라서, 앞선 연구를 통해 이러한 구조물의 형상 변경을 통한 동특성변경법에 있어서 기존의 경험이나 시행착오법에 의존하는 방법이 아닌, 체계화된 방법론을 제안하게 되었으며 하드디스크 드라이브 (HDD)에 성공적으로 적용하였다. 제안된 그루브를 통한 표면형상변형 동특성변경법을 검증해 보기 위하여, 본 연구에서는 모든 요소가 엠보싱 되어 있는 극한의 경우로부터 최적화를 수행하고 앞선 연구에서 얻어진 최적화 결과와 비교함으로써 제안된 방법론의 효과를 검토해 볼 수 있었으며, 1차 고유진동수를 높이기 위한 최적화 결과 그루브의 형상은 앞선 연구결과와 같음을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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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.

• 한국항해학회지
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• 제25권1호
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• pp.45-52
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• 2001

본 논문은 선체구조에 많이 이용되고 있는 보강판 구조물의 동적 특성을 최적 변경하는데 그 목적이 있다. 유한요소법(FEM), 동적 감도해석법, 최적구조 변경법을 이용하여 보강판의 동적 특성을 최적화한다. 먼저, FEM을 이용하여 보강판 구조물의 동적 특성을 해석한다. 다음으로 설계변수의 변화에 따른 동적 특성의 변화율을 동적 감도해석법으로 해석한다. 감도해석법으로 구한 감도값과 최적구조 변경법을 이용하여 설계변수들의 변경 량을 계산한다. 보강판 구조물의 고유진동수의 변경을 목적함수로 하고, 보강판의 두께와 보강재의 단면2차 모우멘트를 설계 변수로 한다. 본 논문에서 이용한 최적구조 변경법이 보강판 구조물의 동특성을 최적화하는데 유용함을 보여준다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.830-833
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• 2005

SDM(Structural Dynamics Modification) is to improve dynamic characteristics of a structure, more specifically of a base structure, by adding or deleting auxiliary(modifying) structures. In this paper, I will focus on the optimal layout of the stiffeners which are attached to the plate to maximize 1st natural frequency. Recently, a new topology method was proposed by yamazaki. He uses growing and branching tree model. I modified the growing and branching tree model. The method is designated modified tree model. To expand the layout of stiffeners, I will consider non-matching problem. The problem is solved by using local lagrange multiplier without the mesh regeneration. Moreover The CMS(Component mode synthesis) method is employed to reduce the computing time of eigen reanalysis using reduced componet models.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.61-66
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• 1995

본 연구에서는 스티프너를 이용한 열린 상자형 구조물의 구조변경법에 대하여 고찰해 보았고, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 감도해석법을 이용하여 고유진동수 감도를 쉽게 구할 수 있었고 구해진 고유진동수 감도를 이용하여 변경할 위치를 결정할 수 있었다. 2. 최적구조변경법에 의해 변경량을 정량적으로 구할 수 있었고, 고유진동수를 목표한 값으로 바꿀 수 있었다. 3. 기둥을 이용한 구조변경에서 문제시 되었던 동위상의 고유진동모우드에 대해서도 효과적으로 고유진동수를 변경할 수 있었다. 스티프너는 설치위치에 대허여 비교적 제약을 받지 않으므로 구조물의 동특성 변경에 효과적일 것으로 생각된다. 그리고 구조변경을 더욱 효율적으로 수행하기 위해서는 구조물의 치수, 형상, 재료 등의 종합적인 설계변수를 고려하는 감도해석과 이를 바탕으로 하는 최적구조변경이 필요할 것이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 춘계학술대회논문집; 부산수산대학교, 10 May 1996
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• pp.335-341
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• 1996

유한차분 감소를 이용한 감도해석 및 구조변경 프로그램을 개발하고 수치해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 유한요소 모델로부터 얻은 유한차분감도를 이용한 결과가 미분을 이용한 감도해석법의 결과에 비해 큰 차이없이 타당한 결과를 제시하여 주는 것을 확인하였다. 2) 복잡한 판구조물의 형상을 등가의 동특성을 갖는 보를 이용하여 모델링하고, 보의 단면치수를 설계변수로하여, 구조변경을 수행함으로써 효율적인 해석을 수행하였다. 3) 혀상이 복잡한 판 구조물의 형상 및 치수등 비선형적인 요소의 변경으로 인한 구조변경시 유한차분 감도 해석법을 이용한 구조변경이 좋은 결과를 나타내는 것을 확인하였고, 이로써 유한차분을 이용한 감도해석법이 형상최적화(shape optimization)에 적합한 방법임을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.140-149
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• 1992

한 구조물을 제작 설계할 경우, 단번에 모든 설계 조건들을 다 만족시키기는 쉽지 않고 몇번의 설계 변경을 통하게 된다. 이 경우 만족스러운 기능을 위한 설계 변경 방향 설정이 필요하고 그 설계 변경량도 결정해 주어야 한다. 마찬가지로 구조물의 진동 등 동적 거동 변경을 위해서는 어느 부분의 미소 변화에 대한 동적 성능 변화량(동특성 민감도)을 쉽게 추출해 낼 수 있어야 한다. 이를 위해 본고에서는 부분 구조물들로 조합된 전체 구조물에 대하여 설계변수에 대한 동적성능의 민감도를 좀더 쉽게 계산할 수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 이 방법은 부분 구조 진동형 합성법의 계산 이점을 충분히 이용하였으며 부분 구조 동특성 민감도 합성법이라고 일컬어진다. 본고의 주 내용으로, 전체 구조물의 진동 특성치 민감도가 부분 구조물의 진동 특성치 및 변경가능 부분 구조물의 내부 진동 민감도 등으로부터 합성되어 구해질 수 있음을 나타내 보였다. 예시 구조물로서 트러스 구조물이 선정되었고 통상적인 방법과 여기서 새로이 제시된 방법에 의한 해석결과 들을 비교하였으며, 결론적으로 새로운 방법이 정확도와 계산효율 면에서 충분한 이점이 있음을 보여 주었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.873-879
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• 2010

일반적으로 설계파라미터 변경에 의한 구조물의 동특성변화를 예측하는 연구에 비해 동특성 변화로부터 변경된 설계파라미터를 예측하는 연구는 잘 알려져 있지 않다. 여기에서는 감도계수와 반복법을 사용하여 비례감쇠계의 변경된 설계파라미터를 예측하였다. 감도계수는 변경에 의한 고유벡터의 변화로부터 구하였다. 이 방법을 3 층 전단 구조물에 적용하여 변경된 설계 파라미터를 예측하였으며 재 해석한 결과와 잘 일치함을 알았다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 24 Nov. 1995
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• pp.116-122
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• 1995

본 논문에서는 컴프레서 쉘의 구조해석을 수행하기 위하여, 범용 구조 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 이용하여 컴프레서 쉘 전체의 동특성 해석을 수행하였으며, MSC/NASTRAN의 Superelement 모듈인 부분구조합성법을 이용하여 구조물 전체의 동특성해석을 수행하였다. 그리고, 각 분계의 변형 및 운동 에너지를 산출하여 전체 구조물의 고유모드에 대한 분계의 기여도를 평가하였으며, 각각의 에너지에 기여가 높은 분계의 형상을 변경하여 구조물 전체가 원하는 동특성을 얻도록 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.202-207
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• 1995

BAZOOKA SPEAKER에 대한 음향특성연구와 중저음 특성강화를 위한 설계인자 변경해석을 위하여 유한요소법과 경계요소법을 사용한 수치해석을 수행하였고, 그 해석결과의 검증과 흡음물성치 산출을 위하여 음향측정실험, 구조물의 동특성실험등을 실시하였다. 연구결과, 내부공간의 음향모드특성, 외부음장에서의 주파수응답특성, 방사패턴, 그리고 음압의 공간 분포특성과 구조물의 동특성을 명확히 규명하였고, 각 음향설계인자 변경에 따른 음향특성을 예측하여 중저음특성강화를 위한 방안을 수립하였다.