• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.574-577
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• 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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.1986-1988
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• 2005

V-형 선형 초음파 모터를 설계하고 유한 요소 해석 소프트웨어인 ANSYS9.0을 사용하여 모터를 해석하고 그 결과를 도출하였다. 이 모터의 기본적인 구조는 압전 세라믹을 V-형 모터 stator 에 부착한 형태이다. 모터의 동작을 위해서 90도 위상차가 있는 2개의 교류전원을 각각 세라믹에 인가하였다. 그러면 각 세라믹은 압전 역효과와 위상의 차이에 의해 모터 arm을 대칭-비대칭 운동을 하게 만든다. 그리고 이 운동이 타원 제적을 발생시킨다 즉 모터와 슬라이드의 접선에서 이 타원궤적 운동의 마찰력으로 모터가 동작하게 된다. 최적의 조건을 찾기 위해 ANSYS를 이용하여 모터의 구조에 여러 가지 변수-고정점, stator의 재질, arm-body에 부착한 세라믹의 위치, 위상차, arm의 결합각 차, arm-body와 세라믹의 크기 변화, arm의 크기 변화-를 주어 선형 초음파 모터 구조의 최적 조건을 찾아 설계를 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.4
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• pp.537-545
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• 2013

The elastic recovery of a metal seal is a factor that can be used to assess its sealing performance. In this study, a compliant mechanism topology optimization has been performed to find a structure of a metal O-ring seal that can maintain excellent sealing performance with a maximized elastic recovery over extended operation. An evolutionary structural optimization (ESO) was used as a topology optimization algorithm with two different types of objective functions considering both flexibility and stiffness. In particular, a circular design domain was adopted to consider the outer shape of the metal O-ring seal. The elastic recovery of the optimal topology was calculated and compared to that of a commercial product.

• Computational Structural Engineering
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• v.16 no.1
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• pp.77-85
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• 2003

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.5
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• pp.501-507
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• 2009

By using topology and shape optimization, a theoretically optimum FRP deck was proposed. Firstly, a topologically optimal shape, truss-like structure without hinges, was found. A truss-shape frame is the most ideal structure when subjected to a concentrated force at the center of simply supported beam. An armature was found at the point joining horizontal chord and diagonal chord, which was used as a new design variable. Secondly, optimum value of each variable was decided through shape optimization using genetic algorithm. To compare it with existing commercial FRP decks, shape optimization was performed by fixing the height of FRP decks. To verify the performance of the FRP deck proposed in this study, a finite element analysis was performed. As a result, it satisfies serviceability and safety guide lines of FRP decks.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.20 no.1
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• pp.43-49
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• 2019

In this paper, we introduced phase optimization techniques in the Soil-Nail design to optimize the reinforcement required for each grade level. The optimal design results at the maximum slope height were further amplified to allow for phase optimization of the horizontal spacing of the Nail in accordance with the change in the height of the slope. The limit equilibrium analysis was performed by step-by-step sloping height, and the safety factor exceeded when the horizontal spacing of four days was fixed. The process of optimization was effectively carried out by densifying the required reinforcement depending on the slope elevation. Also limited to reflect the axial force of the nail into the reinforcement details.Using the method, the members' strength was reflected. When phase optimization technique is applied for each slope height by calculating the stiffening precision, it is judged that it will be more economical to optimize horizontal intervals by effectively reducing the repeated reinterpretation process that satisfies the reference safety ratio for each slope height.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.1
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• pp.9-16
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• 2014

Using a level set method and topological derivatives, a topological shape optimization method that is independent of an initial design is developed for linearly elastic structures. In the level set method, the initial domain is kept fixed and its boundary is represented by an implicit moving boundary embedded in the level set function, which facilitates to handle complicated topological shape changes. The "Hamilton-Jacobi(H-J)" equation and computationally robust numerical technique of "up-wind scheme" lead the initial implicit boundary to an optimal one according to the normal velocity field while minimizing the objective function of compliance and satisfying the constraint of allowable volume. Based on the asymptotic regularization concept, the topological derivative is considered as the limit of shape derivative as the radius of hole approaches to zero. The required velocity field to update the H-J equation is determined from the descent direction of Lagrangian derived from optimality conditions. It turns out that the initial holes are not required to get the optimal result since the developed method can create holes whenever and wherever necessary using indicators obtained from the topological derivatives. It is demonstrated that the proper choice of control parameters for nucleation is crucial for efficient optimization process.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.19 no.6
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.139-140
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• 2016

본 논문은 위상천이 풀브리지 컨버터의 전압 제어기 설계에 있어 게인값의 선정에 따른 위상 이득, 게인 이득을 통해 안정도를 판별하고 게인값에 따른 시스템의 응답특성을 고려하여 최적값을 설계하는데 목표를 두고 있다. MATLAB의 Bode plot을 통해 안정도 및 응답특성을 확인하였고 PSIM 시뮬레이션을 통해 제어가 잘 되는지 확인하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.2
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• pp.141-148
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• 1999

변위 근거 유한요소해석을 사용하는 대부분의 위상 최적화 기법은 요소의 안정성 부족으로 인하여 체스판 무늬가 주기적 형태로 반복하여 설계영역 내부에 나타난다. 본 연구에서는 선형요소를 이용하면서 최적화 알고리즘의 안정성에 영향을 주지 않고 간단하게 모든 최적화 알고리즘에 이용 가능한 체스판무늬 형성 방지책을 개발하였다. 본 연구의 체스판무늬 형성 방치책에서는 먼저 각 선형요소를 구성하는 절점들의 부치분율을 설계변수로 선정하고, 요소내부의 부피분율을 설계변수로 표현하기 위한 선형 보간함수로 선형요소들의 형상함수를 선정하였다. 그리고, 설계변수와 등가 재료상수와의 상관 관계식은 평균장 근사이론을 이용하여 균질화된 재료에 벌칙인자가 도입된 관계식을 이용하였다. 또한, 본 연구에서는 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 위상 최적화문제를 해석하였다.