• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1811-1820
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• 2010

실제 대부분의 공학 문제들은 크고 작은 비선형성을 내포한다. 구조물의 최적설계 과정에서는 다수의 구조물 사이에 발생하는 접촉이나 비선형 물성치를 가지는 재료, 또는 대변형을 고려해야만 한다. 그러나 민감도 계산이 고가이기 때문에 비선형성을 최적화에 고려하는 것은 매우 어렵다. 따라서 비선형 정적 반응 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 사용한다. 등가하중이란 비선형 해석에서 유발되는 반응장과 동일한 반응장을 유발하는 선형 정적하중이다. 등가하중법은 치수/형상최적설계를 위하여 연구되어 왔다. 위상최적설계는 치수/형상최적설계에 비하여 설계변수가 많기 때문에 기존의 등가하중법을 그대로 적용할 수 없기 때문에 위상최적설계를 위하여 등가하중법을 확장하고 수정한다. 간단한 예제를 통하여 등가하중법을 이용한 위상최적설계 결과가 수치적으로 도출한 결과와 유사함을 보이고 실제 공학 예제의 위상최적설계를 통하여 기존의 선형 정적 위상최적설계와 결과를 비교한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.311-318
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• 2015

텔레비전의 운송 중 발생 가능한 낙하상황을 설정하고, 낙하충격으로부터 텔레비전을 보호할 수 있는 텔레비전 포장재의 최적설계를 수행하였다. 텔레비전 포장재의 최적설계는 등가정하중법을 이용하여 비선형동적응답 구조최적설계를 수행하였으며, 포장재의 최적설계 과정을 본 연구에서 제안하였다. 개념설계 단계에서 등가정하중법을 적용한 위상최적설계를 수행하였으며 상세설계 단계에서 가상모델을 사용한 응력등가정하중법을 이용하여 형상최적설계를 수행하였다. 응력등가정하중은 비선형동적응답 해석의 변위장뿐만 아니라 응력반응장과 동일한 선형해석반응장을 유발하는 선형정적하중이다. 즉, 비선형동적응답 해석에서의 응력반응장을 구조최적설계에서 제한조건을 설정할 수 있는 것이다. 실제 예제를 통해 등가정하중법을 적용한 최적설계 과정의 유용성을 검증하였다. 텔레비전 포장재 낙하 테스트는 LS-DYNA 를 사용하였으며 구조최적설계는 NASTRAN 을 사용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권11호
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• pp.1059-1068
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• 2007

Nonlinear response structural optimization is performed using equivalent loads (NROEL). Nonlinear response optimization is extremely cost because many nonlinear analyses are required. In NROEL, the external loads are transformed to the equivalent loads (EL) for linear static analysis and linear response optimization is carried out based on the EL in a cyclic manner until the convergence criteria are satisfied. EL is the load set which generates the same response field of linear analysis as that of nonlinear analysis. The primitive from of theory has been published. In this research, the theory is investigated with large scale example problems. Four examples are solved by using NROEL. Conventional optimization with sensitivity analysis using the finite difference method (FDM) is also applied to the same examples. Moreover, response surface optimization method is applied to the last two examples. The results of the optimizations are compared. In nonlinear response optimization of large scale problems, hundreds (or even thousands) of nonlinear analyses are expected to satisfy the convergence criteria. However, in nonlinear response optimization using equivalent loads, only tens of nonlinear analyses are required. The results are discussed and the usefulness of NROEL is presented.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.438-447
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• 2008

본 논문에서는 이동최소자승법을 이용한 근사모델을 사용하여 신뢰성 최적설계를 수행하였다. 신뢰성 최적설계의 수행을 위한 반응표면 생성에는 RSM 과 Kriging이 사용될 수 있다. RSM은 계산시간은 빠르나 비선형성이 강한 문제에 약하며 Kriging은 비선형성이 강한 문제에 적용할 수 있으나 계산시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이 두 방법을 보완한 방법인 이동최소자승법(MLSM)을 이용하여 신뢰성 최적설계를 위한 반응표면을 생성하였다. 이동최소자승법을 이용한 신뢰성 최적설계기법은 Rosenbrock function 과 six-hump carmel back function으로 검증하였고 다른 기법과 비교하였다. 이동최소자승법을 이용하여 무인항공기 배기 덕트의 신뢰성 최적설계를 수행하였고 이는 항공우주구조물의 최적설계에 유용할 것으로 보여 진다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권7호
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• pp.716-726
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• 2010

본 연구에서는 공기역학과 비선형 구조해석을 통합한 다분야 최적설계 최적화(MDO)프레임웍을 사용하여 항공기 날개의 설계를 수행하였다. MDO 문제 중 해결해야할 가장 큰 문제인 자동화를 해결하여 전 과정이 자동화되게 하였다. 공력해석은 FLUENT를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gambit을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 전산구조해석을 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 NASTRAN- FX의 비주얼 베이직 스크립트를 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 구조해석은 비선형성을 고려하여 ABAQUS를 사용하였다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 목적함수는 날개 무게의 최소화이고 제약 조건은 양항비, 날개의 변위 그리고 구조응력량으로 정하였다. 그리고 설계변수는 가로세로비, 테이퍼비, 후퇴각 그리고 상하스킨의 두께로 정의하였다. 최적화 설계결과는 본 자동화 MDO프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.345-351
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• 2003

자동차 산업에서 안전에 대한 법적인 요구 및 시장 수요의 증가에 따라 강도와 경량화라는 안전과 환경에 대한 상반된 목적을 만족시켜야 하기 때문에 일체형 시트의 설계는 점점 더 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 미국시험규정 FMVSS210에 따라 외연적 유한 요소해석 프로그램인 LS-Dyna를 사용하여 시트 충돌해석을 수행하였다 하지만 충돌해석은 많은 해석시간을 요구하기 때문에 효율적이고 신뢰성 있는 최적설계기법이 요구된다. 따라서 통계적 기법인 실험계획법과 반응표면모델을 적용하여 많은 해석시간을 요구하는 LS-Dyna해석을 가능한 줄이고 비선형 최적설계 알고리즘을 적용하여 강도와 경량화를 동시에 최적화하고자 한다. 본 연구에서는 실험계획법을 사용하여 최대 변위 및 총중량에 대한 설계영역을 탐색하고 반응표면모델을 구성하여 최적설계를 수행하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제2권)
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• pp.143-147
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• 2006

컨테이너의 양 ${\cdot}$ 하역 작업 시 크레인을 정 위치에 고정시키고, 돌풍으로 인해 크레인이 레일방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 장치가 레일클램프이다. 쐐기형 레일클램프는 풍속이 증가하면 쐐기작용에 의해 압착력이 증가하므로 구조적으로 안정성과 내구성이 있게 설계해야한다. 따라서 본 연구에서는 순차적 표본방법을 기반으로 하는 크리깅 모델을 이용하여 조 형상최적설계를 수행하였다. 크리깅은 표본점의 반응치를 기초로 내삽법에 의해 임의의 점에서의 반응치를 예측하는 근사기법의 하나이다. 이것은 최적설계 분야에서 자주 사용되는 근사기법인 반응표면법에 비해 반응치의 보다 정확한 예측이 가능하며 특히 비선형성이 강한 함수의 예측에 적합하다고 알려져 있다. 순차적 크리깅 모델에 의하여 구해진 최적해를 상용프로그램을 이용하여 구한 최적해와 비교하고 제안된 방법의 유용성을 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권1호
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• pp.42-48
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• 2006

연구에서는 다분야 통합 최적설계를 위한 시스템 근사화 기법으로 RRSET (Repetitive Response Surface Enhancement Technique)를 제안하였다. 2차 다항식만으로는 어려운 반응면의 표현을 위해 RRSET는 설계공간을 변형할 수 있는 스트레칭 함수를 도입하고 전역 최적화 알고리즘인 담금질 모사기법을 이용하여 반응면을 최적화 하였다. 도출된 최적점은 반복적으로 다음 순기의 반응면의 구성에 이용하여 반응면의 신뢰도를 더욱 높일 수 있었다. 제안된 기법을 수치예제 등에 적용한 결과, 비교적 적은 수의 실험 회수로 비선형적인 반응면을 잘 표현하고 최적 설계점을 도출해낼 수 있음이 확인되었다. 정밀한 근사화 기법의 중요성이 강화되고 있는 현재, 본 연구에서 제시된 근사화 기법은 차후의 연구에서 다분야 통합 최적화 기법에의 적용이 가능하리라 사료된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.46-51
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• 2014

공학적 시스템 최적설계의 가장 중요한 과정은 설계변수와 시스템 응답과의 관계를 파악하는 것이다. 시스템 최적화의 경우 반응표면법이 주로 사용되고 있다. 반응표면법의 최적화 과정은 대표적인 후보대안을 이용하여 설계공간을 구성하고, 설정된 설계 공간에서 설계 최적점을 찾는다. 설계공간의 구성에 따라 최적점이 변화되므로 합리적인 최적점을 찾기 위해서는 설계공간의 구성이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 설계변수와 시스템응답의 관계를 신경반응표면을 이용하여 설계공간을 구성하고, 구성된 설계 공간 안에서 다목적유전자 알고리즘을 이용하여 최적 형상을 예측 할 수 있는 '신경반응표면을 이용한 공학 구조물 설계 프레임워크 구축'을 시도하였다. 구축된 프레임워크의 유용성을 확인하기 위해 비선형 수학함수 문제를 적용하였다. 구축된 프레임워크를 통해 공학문제의 최적화 과정에서 시간의 제약을 해결하고, 효과적인 최적설계가 가능함을 확인할 수 있었다. 향후에는 본 연구의 결과를 바탕으로 실제 조선해양공학 최적화 문제에 적용을 시도할 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1323-1328
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• 2011

자동차 로워암과 같이 다양한 형상설계변수를 갖는 부품모듈의 최근 설계경향은 설계자가 관심을 갖는 설계영역을 선형 및 2 차 다항식으로 근사화시키는 반응표면모델로 탐색하고, 다음 단계로서 최적설계를 수행하는 것이다. 본 연구에서는 로워암의 설계변수 변화에 따른 작용응력과 중량의 비선형적 변화뿐만 아니라 이의 예측에 적합한 신경망모델로 직교성과 균형성을 모두 만족시키는 다수준 전산실험계획법으로 설계영역을 탐색하였다. 구축된 신경망모델에 형상 설계변수의 공차도 같이 고려할 수 있는 식스시그마 제약조건을 적용하여 로워암의 공차 최적설계를 수행하고, 최적해의 공차 강건성을 확보하였다.