• 전산구조공학
• /
• 제7권3호
• /
• pp.46-57
• /
• 1994

구조최적화 분야는 작게 보면 구조공학의 한 분야에 불과하지만 그것이 지향하는 목표가 보다 근원적이고 원대한 것일 뿐만 아니라, 설계 자체가 복잡하고 다양한 선택과 결정의 과정인 터에, 세부대상이나 접근방법에 따라 여러가지 부 영역을 포괄하는 방대한 연구 영역을 이루고 있다. 크게 대상으로 보아 단면, 기하, 또는 형상과 위상 최적화 등으로 나눌 수 있고, 보다 상급과제로 그들을 통합하는 배치최적화 등이 있다. 다른 한편으로 방법이나 도구로써 각종 수치계산 알고리즘 및 민감도해석과 함께 CAD나 EXPERT SYSTEMS 등을 활용하는 방법 등이 활발히 연구되고 있는 바, 여기서는 구조시스템이 하나의 대규모 공학시스템이라는 본질적 측면에 입각, 복잡한 대형구조시스템의 최적화를 위한 기본이론과 방법을 다루어 보고자 한다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.51-57
• /
• 2009

이 연구 논문에서는 위상최적화 방법을 사용하여 강제대류를 이용한 열소산하는 구조물을 설계하는 방법을 개발한다. 전기 부품이나 기계구조물에서 발생하는 열을 낮추기 위해서 자연 대류와 강제 대류가 넓게 사용되고 있다. 또한 현재에는 화학전지(Fuel cell)나 로켓의 추진기관 등에서 발생한 열을 낮추기 위해서 강제 대류를 사용하고 있다. 현재에 이런 시스템을 효과적으로 열을 소산시키기 위해서 유동의 채널을 설계하는 것이 아주 중요한 이슈로 다루어지고 있다. 따라서 이 논문에서는 위상최적화 기법을 사용하여 최적의 채널을 설계하는 연구를 수행한다. 대류 현상을 고려하기 위해서 비압축성 N-S 방정식의 해석을 수행하였다. 이 논문에서는 열과 유체가 연계되어 있는 시스템을 수치적으로 연구하고 강제대류를 고려하는 최적의 채널 설계 결과를 제시한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제13권6호
• /
• pp.673-681
• /
• 2001

본 연구에서는 다설계 변수와 다제약 조건으로 구성된 단면, 형상 및 위상을 동시에 고려하는 구조물의 이산화 최적설계문제를 유전자알고리즘을 이용하여 체계화하였다. 본 연구에서는 유전자알고리즘의 적용방법을 초기화절차, 진화적 절차 그리고 유전적 절차로 구성하였다. 초기화절차에서는 한 세대의 개체 수만큼 염색체를 생성하고 진화적 절차는 구조해석의 결과를 분석하여 적합도를 계산하였다. 그리고 유전적 절차는 번식과 교배 및 돌연변이를 통하여 다음세대의 유전자를 생성하게된다. 이렇게 진화적 절차와 유전적 절차를 반복 수행하여 최적 해를 탐색한다. 본 연구에서는 설계자가 궁극적 목표로 하는 구조물의 응력 해석과 단면, 형상 및 위상최적설계를 동시에 수행할 수 있는 이산화 최적설계프로그램을 개발하고, 설계 예를 들어 비교 고찰하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권5호
• /
• pp.477-483
• /
• 2013

현재 사용되는 윈드라스 베이스 프레임은 큰 외부적 하중에도 높은 강성을 얻기 위해 큰 부피와 많은 비용을 들여 설계되어진다. 본 연구에서는 기존의 윈드라스 베이스 프레임이 가지고 있는 높은 강성과 구조 경량화를 동시에 만족 시킬 수 있는 최적형상의 개념 설계를 도출하는 것이 목적이다. 따라서 초기 모델에 대한 유한요소해석을 바탕으로 하여 위상 최적화, 치수 최적화 기법을 적용하여 개념 설계를 진행하였으며 초기 모델과 최적화된 모델을 비교하여 결과로 나타내었다. 그 결과 위상 최적화 결과 초기 모델보다 응력은 약 6MPa 상승하였고 질량은 약 560kg 감소하였다. 또한 치수 최적화의 경우 초기 모델보다 응력은 약 7MPa 상승하였지만 질량은 약 1,560kg 감소한 형상을 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.351-358
• /
• 2013

본 논문에서는 Pothead를 지지하는데 사용하는 지그의 고유진동수를 일정 범위로 제한하여 Pothead와 공진을 일으키지 않도록 하는 지그의 최적 설계안을 제시한다. 쿤 터커(Kuhn-Thucker) 조건을 적용한 최적기준법(Optimality criteria method)을 사용하여 위상 최적화를 수행하였고, 이 과정에서 유한요소 크기기 최적 형상에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 위상 최적화 결과를 바탕으로 실험 계획법(Design of experiments)과 반응 표면법(Response surface method)을 사용하여 형상 및 치수 최적화를 수행하여 비교용 지그에 비해 전체 질량이 30% 감소되는 결과를 얻었다. 마지막으로 최적화된 지그의 내진 해석을 수행한 Pothead의 응답은 Metal Handbook에서 제시된 내진 응답을 만족하고 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.1085-1089
• /
• 2007

An acoustic topology optimization method is developed to optimize the acoustic attenuation capability of a muffler. The transmission loss of the muffler is calculated by using the three-point method based on finite element analysis. Each element of the finite element model is assumed to have the variable acoustic properties, which are penalized by a carefully-selected interpolation function to yield clear expansion chamber shapes at the end of topology optimization. The objective of the acoustic topology optimization problem formulated in this work is to maximize the transmission loss at a target frequency. The transmission loss value at a deep frequency of a nominal muffler configuration can be dramatically increased by the proposed optimization method. Optimal muffler configurations are also obtained for other frequencies.

• 전산구조공학
• /
• 제11권3호
• /
• pp.213-228
• /
• 1998

구조설계 과정에서 설계대안을 효율적으로 생성하여 평가하면서, 특히 다목적 환경 속에서 최적구조의 위상과 부재의 치수까지 동시에 결정할 수 있는 새로운 방식을 제시하고자 한다. 설계자가 설계대안을 생성하기 위해 설계자의 경험과 노하우를 체계적으로 구축해 놓고 이를 적절한 시기에 활용할 수 있게 하는 방법으로는 인공지능 기술의 하나인 사례기반 추론 기법을 사용하였다. 이와 더불어, 설계대안들 간의 효율적인 비교와 평가를 위해서 구조물의 계층적인 면을 고려한 새로운 유전적인 표현법을 개발하였다. 여기에 기존의 유전적 표현법을 변경시켜 생긴 여분의 효과와 계층적인 특징을 가지는 Structured Genetic Algorithm(StrGA)를 변형시켜서 사례기반 추론에 의해 생성된 설계대안들을 표현하였다. 일반적인 구조설계 과정에서는 구조물을 평가하는 기준이 여러 개가 존재하므로, 모든 대안들을 동시에 최적화 하는 과정에 Multicriteria Optimization for Genetic Algorithm(MOGA)를 병합하였다. 본 논문에서는 인공지능 기술을 이용하여 구조물의 위상설계를 할 수 있는 새로운 방법을 제안하여 그 유용성을 truss 설계문제에 대해 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권4호
• /
• pp.363-372
• /
• 2016

강체와 유연체가 혼합된 다종 구조 시스템의 동특성을 개선을 위한 최적화를 수행하는 경우, 일반적으로 그 시스템의 고유 진동수를 높이게 된다. 강체와 유연체의 시스템을 동시에 다루는 위상 최적화 정식화가 있으나, 그 시스템의 고유 진동수를 다룬 연구는 드물며, 특히 목적하는 진동수가 중복 고유 진동수 의 하나로 되는 경우를 다룬 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 중복 고유 진동수를 다루어야 하는 경우에 나타나는 수치적 문제를 해결하였으며 그 방법을 활용한 위상최적설계 정식화와 민감도 해석을 제시하였다. 그 다음, 몇 가지 수치 예제를 통해 제안된 정식화의 타당성을 검증해 보았다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.574-577
• /
• 2010

이번 연구에서는 저속 비압축성 유체-구조 연성을 고려한 위상 최적화을 위해 새로운 모노리틱 해석을 개발한다. 이 새로운 해석 기법에서는 기존의 유체-구조 연성 시스템 해석 기법에서 유체와 구조 영역을 분리하고 연성 조건을 만족시키는 것과 다르게 하나의 일치된 해석 방정식을 유체 영역과 구조 영역에 동일하게 적용한다. 또한, 경계조건을 만족시키기 위하여 단일화 된 해석 방정식의 물성치를 바꾸어주는 새로운 방식을 제시하였다. 이 새로운 방법에서는 유체, 구조 영역을 분리하지 않고 Navier-Stoke's 방정식과 선형 탄성식을 동시에 사용하였다. 또한, 유체-구조 영역이 연성 해석 중 변화하는 것을 반영하기 위하여 구조 변위를 이용하여 Deformation tensor를 계산하였고 이를 이용하여 변형 후에서의 Navier-Stoke 방정식의 미분을 계산하는 방법을 제안하였다. 그리고, 정상 상태 유체를 가정하고 속도에 비례하는 마찰힘인 Darcy's force 항을 Navier-Stoke 방정식에 넣고 이 마찰 힘의 크기를 변화시킴으로 해서 유체 방정식에서의 연성 경계 조건을 만족시켰다. 선형 탄성 방정식에서 Divergence이론을 이용해서 경계에서 작용하는 외력이 하는 일을 내부 시스템에 하는 일로 계산하였다. 개발된 모노리스 해석 방법을 이용하여 저속 비압축성 유체가 구조에 미치는 압축력을 계산하였고 이용하여 컴플라이언트 미케니즘을 설계하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.596-597
• /
• 2012