• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.575-584
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• 2014

본 연구에서는 NREL 5MW 풍력발전기 타워 설계 모델을 다물체 동역학과 신뢰성 기반 최적 설계를 이용하여 최적화하는 연구를 수행하였다. 타워 모델은 티모센코 빔 이론을 이용하여 얻은 동특성을 내포한 링크와 조인트로 이루어진 수학적 모델로 표현하였다. 최적화 문제에서는 높이가 일정한 타워에서 두께, 내 외곽 지름이 변할 때 나타나는 민감도 변화를 비교하여 결과를 도출하였으며, 비교 기준으로 굽힘 응력과 좌굴 안정성을 사용하였다. 일계 이차 모멘트법을 이용한 최적화 알고리즘에서 얻은 최종 모델은 유한요소법을 이용한 정하중 해석에서 최대 응력 분포를 이용한 안전성을 고려를 통해 유효성을 검증하였다. 본 연구 방법을 통해 동역학적 모델과 유한요소 모델간의 연계성을 확인하고, 낮은 타워 설치 비용으로 더 강건한 시스템을 구축할 수 있는 설계 방향을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.217-224
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• 2024

본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계(RBDO)에서 성능함수의 비선형성을 고려한 효율적인 차원감소법(DRM)을 제안한다. 차원감소법은 적분직교점과 가중치를 사용하여 1차 신뢰도법(FORM) 보다 더 정확하게 신뢰도를 평가하는 반면 성능함수를 추가로 해석해야하기 때문에 적분직교점의 개수가 증가하면 효율성이 저해된다. 본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계에서 성능함수의 비선형도를 평가하고, 비선형도에 따라 적분직교점의 수를 결정하는 기준을 제안한다. 이를 통해 신뢰성 기반 최적설계가 진행될 때 반복마다 적분직교점의 수를 조절하여 차원감소법의 정확도는 유지하면서 계산의 효율성은 개선하는 방안을 제안한다. 성능함수의 비선형도 평가는 최대가능목표점(MPTP) 탐색에 사용한 벡터 사이의 각도를 통해 이루어지며, 수치 테스트를 통해 비선형도에 따른 적절한 적분직교점의 수를 도출하였다. 2차원 수치예제를 통해 개발된 방법이 차원감소법이나 몬테카를로 시뮬레이션(MCS)의 정확도는 유지하면서 효율성이 향상된다는 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.870-871
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• 2011

신뢰도 기반 최적설계는 목적함수를 최적화하는 단계와 확률구속조건을 평가하기 위한 최적화 단계로 이루어져 있다. 본 논문에서는 확률구속조건을 평가하는 방법으로 신뢰도 지수 기법과 성능치 기법을 제시하였고, 두 기법을 적용하여 초전도 자기 에너지 저장장치 모델의 신뢰도 기반 최적설계를 수행하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제19권6호
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• pp.826-833
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• 2010

Electric-thermal-structural actuated compliant mechanisms are mechanisms onto which electric voltage drop is applied as input instead of force. This mechanism is based on thermal expansion of material while being heated. Compliant mechanisms are designed subjected to electric charge input using BESO(bi-directional evolutionary structural optimization) method. Reliability-based topology optimization (RBTO) is applied to the topology design of actuators. performance measure approach (PMA), which has probabilistic constraints that are formulated in terms of the reliability index, is adopted to evaluate the probabilistic constraints. In this study, BESO method is used to obtain optimal topology of compliant mechanisms from initial design domain. PMA approach is used to evaluate reliability index. The procedure has been tested in numerical applications and compared with the results obtained by other methods to validate these approaches.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.37-43
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• 2010

본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.50-60
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• 2024

우리나라 해안공학계에서 신뢰성 기반설계가 빠르게 체화되는 계기를 제공하기 위해 다 수의 한계상태를 지닌 직립방파제 신뢰성 해석과 신뢰성 기반 최적 설계를 우리나라를 대표하는 항이 운영 중인 부산, 군산 전면해역을 대상으로 수행하였다. 이 과정에서 상당한 정도의 신뢰성 해석을 수행하기 위해, 특정 재현 빈도의 설계 파 사용은 지양하였으며, 직립방파제의 파괴 여부를 결정하는 확률변수인 파력, 양력, 전도 모멘트에 내재한 불확실성은 장기 파랑 관측자료를 빈도 해석하여 얻은 확률모형을 사용하여 기술하였다. 직립식 방파제의 한계상태는 활동, 전도, 지지력을 고려하여 세 개로 구성하였으며, 파력과 양력, 모멘트 사이의 밀접한 상관성은 Nataf 결합확률분포를 사용하여 기술하였다. 모의 결과, 쉽게 예상해볼 수 있듯 활동만을 고려하는 경우 파괴확률이 과소하게 산출되는것을 확인하였으며, 특정 재현 빈도에 근거한 설계 파랑으로는 방파제 파괴확률을 일정하게 담보할 수 없다는 것을 확인하였다. 이에 비해 신뢰 지수가 𝛽 = 3.5~4를 충족하도록 최적 설계된 방파제는 두 해역에서 모두 균질한 파괴확률을 확보하는 것으로 모의 되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권8호
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• pp.889-896
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• 2006

The concept of reliability has been applied to the topology optimization based on a reliability index approach or a performance measure approach. Since these approaches, called double-loop single vector approach, require the nested optimization problem to obtain the most probable point in the probabilistic design domain, the time for the entire process makes the practical use infeasible. In this work, new reliability-based topology optimization method is proposed by utilizing single-loop single-vector approach, which approximates searching the most probable point analytically, to reduce the time cost. The results of design examples show that the proposed method provides efficiency curtailing the time for the optimization process and accuracy satisfying the specified reliability.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 추계학술대회 논문집
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• pp.504-509
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• 2011

The military communication equipment is required the high reliability for operating adequate functions under severe conditions. This reliability is the essential element for the quality of the product, for the uncontrolled factors, such as the clearance, damage of the material, the reduction of stiffness, which are the designer is unable to handle. In this paper, the uncertainty for the design was supposed to the probability model for the military communication equipment, and the average of the objective function was minimized for reducing design uncertainty. The reliability-based design optimization which was implemented the limit state function was formulated into the mathematical model, so the reliable optimized structure was implemented than the base-line design.

• 전산구조공학
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• 제31권2호
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• pp.14-21
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• 2018

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권11호
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• pp.1051-1058
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• 2011

The military communication equipment is required the high reliability for operating adequate functions under severe conditions. This reliability is the essential element for the quality of the product, for the uncontrolled factors, such as the clearance, damage of the material, the reduction of stiffness, which are the designer is unable to handle. In this paper, the uncertainty for the dimension was supposed to the probability model for the military communication equipment, and the average of the objective function was minimized for reducing design uncertainty. The reliability-based design optimization which was implemented the limit state function was formulated into the mathematical model, so the reliable optimized structure was implemented than the base-line design.