• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.835-842
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• 2008

응답면 기법은 수치적 효율성을 증대시키기 위해 구조 신뢰성 해석에 널리 적용되고 있다. 그러나 응답면 기법을 사용한 대형구조물의 신뢰성 해석에는 아직도 과도한 해석시간이 요구되고 비선형성이 큰 한계상태에 대해서는 확률변수에 대한 신뢰도지수의 민감도 측면에서 많은 오차가 발생한다. 그러므로, 이 연구에서는 이동최소제곱근사법을 적용한 새로운 응답면 기법을 제안한다. 기존의 응답면 기법에 사용되어온 최소제곱근사법은 표본점들에 동일한 가중값을 부여하여 응답면 함수의 계수를 결정한다. 반면에 이동최소제곱근사법은 설계점에 가까운 표본점들에 더 높은 가중값을 부여함으로써 설계점 근처에서 한계상태식에 더 가까운 응답면 함수를 제공하여 정확도를 증대시킨다. 이동최소제곱근사법을 이용한 신뢰성 해석 절차를 살펴보면, 먼저 선형 응답면 함수를 생성하여 설계점이 있을 영역을 결정한 다음, 이 영역에서 추출된 표본점들을 이용하여 2차 응답면 함수를 생성한다. 그 다음 단계에서는 기존에 추출된 표본점에 연속적으로 하나의 표본점을 더해가면서 응답면 함수를 더욱더 정확히 근사시킨다. 제안된 방법의 효율성을 검토하기 위해서 기존 연구자에 의해 제안된 수치적 문제 및 트러스 문제들에 대하여 신뢰성 해석을 수행하였다. 그 결과 제안된 방법은 민감도를 포함한 정확성 뿐만 아니라 계산 효율성도 증대시킴을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권8호
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• pp.1920-1929
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• 1994

The stochastic finite element method(SFEM) based structural optimal design is presented. Random system response including uncertainties for the design variable is calculated with first order perturbation method. A method for calculating the sensitivity coefficients is developed using the equilibrium equation and first-order perturbed equation. Numerical results are presented for a truss, frame and plate structures with displacement and stress constraints. The sensitivity calculation proposed here is compared with finite difference method. A nonlinear programming technique is used to solve the problem. The procedure is easily incorporated with existing deterministic structural optimization.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.2883-2893
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• 1994

Use of computers in design is a trend in recent years. Mechanism design also uses computers extensively and the concept of optimal mechanism design is developed in many ways. Various authors presented methods based on sensitivity analysis but in these cases, the governing equation of the mechanism has to be derived and calculations become very complicated. In this papers, a method based on the least experimental plan is presented. To make a model of a mechanism, a general purpose mechanism analysis program is used. To obtain an optimal design of a mechanism, the relationship between design variables and the objective function is represented as the nonlinear equation. Optimal design variables are found by solving this derived equation and its result is verified. An example is presented to show the effectiveness of this method.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1822-1831
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• 1995

A general formulation of the design optimization problem with the random parameters is presented here. The formulation is based on the stochastic finite element second-order perturbation method ; it takes into full account of the stress and displacement constraints together with the rates of change of the random variables. A method of direct differentiation for calculating the sensitivity coefficients in regard to the governing equation and the second-order perturbed equation is derived. A gradient-based nonlinear programming technique is used to solve the problem. The numerical results are specifically noted, where the stiffness parameter and external load are treated as random variables.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.247-248
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• 2006

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제52권7호
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• pp.307-314
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• 2003

This paper presents a 3D shape optimization algorithm for electromagnetic devices using the design sensitivity analysis with finite element method. The structural deformation analysis based on the deformation theory of the elastic body under stress is used for mesh renewing. The design sensitivity and adjoint variable formulae are derived for the 3D finite element method with edge element. The results of sensitivity analysis are used as the input data of the structural analysis to calculate the relocation of the nodal points. This method makes it possible that the new mesh of analysis region can be obtained from the initial mesh without regeneration. The proposed algorithm is applied to the shape optimization of 3D electromagnet pole to net a uniform flux density at the target region.

• 한국기계가공학회지
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• 제7권1호
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• pp.38-46
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• 2008

Design technology and speciality production technology to manufacture high quality valve are insufficient in Korea. In order to design the experiments using Taguchi method and Variational Technology Also, from verification of the response model with optimized results was confirmed that usefulness and reliance of application Taguchi method and Variational Technology to structural's optimum design using Taguchi method and Variational Technology.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.335-342
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• 2002

A continuum-based design sensitivity analysis (DSA) method fur non-shape problems is developed for geometrically nonlinear elastic structures. The non-shape problem is characterized by the design variables that are not associated with the domain of system like sizing, material property, loading, and so on. Total Lagrangian formulation with the Green-Lagrange strain and the second Piola-Kirchhoff stress is employed to describe the geometrically nonlinear structures. The spatial domain is discretized using the 4-node isoparametric plane stress/strain elements. The resulting nonlinear system is solved using the Newton-Raphson iterative method. To take advantage of the derived analytical sensitivity In topology optimization, a fast and efficient design sensitivity analysis method, adjoint variable method, is employed and the material property of each element is selected as non-shape design variable. Combining the design sensitivity analysis method and a gradient-based design optimization algorithm, an automated design optimization method is developed. The comparison of the analytical sensitivity with the finite difference results shows excellent agreement. Also application to the topology design optimization problem suggests a very good insight for the layout design.

• 오토저널
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• 제15권1호
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• pp.81-88
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• 1993

A direct treatment of the min-max type objective function of the dynamic response optimization problem is proposed. Previously, the min-max type objective function was transformed to an artificial design variable and an additional point-wise state variable constraint function was imposed, which increased the complexity of the optimization problem. Especially, the design sensitivity analysis for the augmented Lagrangian functional with the suggested treatment is established by using the adjoint variable method and a computer program to implement the proposed algorithm is developed. The optimization result of the proposed treatment are obtained for three typical problems and compared with those of the previous treatment. It is concluded that the suggested treatment in much more efficient in the computational effort than the previous treatment with giving the similar optimal solutions.