• Composites Research
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• v.33 no.5
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• pp.288-295
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• 2020

Fiber-reinforced composite laminates have high specific stiffness and strength and are expected to be useful for weight reduction in weight-sensitive industries, such as automotive and aerospace. However, designing composite laminates is often dependent on designer's experience and intuition because of difficulties in determining the number of plies and stacking sequence, which tends to lead to over-design. In this study, optimal design of composite laminates was performed to minimize weight, while withstanding the given load. Based on the enumeration method, all combinations of stacking sequence satisfying the design guideline for composite laminates were considered. Composite laminates were discretized into panels. Optimal number of plies and stacking sequence for each panel were determined considering local load on each panel and contiguity across adjacent panels. Failure index from Tsai-Wu criteria was optimized for strength and buckling analysis was performed for compressive load. Stacking angles of 0, ±45 and 90° were used.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.28-28
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• 1997

복합재료 부품을 설계할 때 필연적으로 한 부품이 두 가지 역할을 해야 하는 경우, 적용할 소재의 특성이 두 가지 필요조건을 만족하는 경우는 문제없으나 그렇지 않으면 단일 부품을 두 가지 소재로 설계/제조하여야 한다. 이때 계면의 강도를 최대로 할 수 있는 방법중의 하나가 involute construction 공정이며, 이 공정을 적용하는데 필요한 패턴설계와 적층 공정 및 두 소재사이의 계면 위치 등에 관하여 연구하였다. 계면의 형상을 톱니형으로 하기 위하여 패턴 설계는 1부품에 4가지 설계가 필요하고 적층 공정은 적층 치구를 이용하여야 한다. 계면의 위치는 적층 오차, 성형 중 수축 등을 고려하여 설계하여야 원하는 치수로 부품을 제작할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 적층 오차와 성형 중 수축에 의한 양을 분석하여 재 설계하였으며 그 결과 원하는 부분에 정확히 계면을 위치하게 할 수 있는 방법을 개발하였다. 2질 일체형 부품을 이러한 방법으로 제작하면 fabric prepreg를 이용하는 어떤 방법 보다도 정확한 부품을 제작할 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.19-19
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• 1998

라이너를 포함한 필라멘트 와인딩 복합재 압력용기의 성능향상을 위한 효율적인 구조최적 설계방안을 제시하였다. 이를 위해 온도효과가 고려된 비선형 유한요소법을 이용하여 각 층에서의 응력해석과 파손해석을 수행하였다. 또한 설계변수로 라이너의 두께와 헬리컬 적층두께, 실린더를 따라 변하는 직각 적층두께를 설정하였다. 모든 설계변수들에 대한 강도비 민감도를 유도하였으며 헬리컬 적층두께에 대한 강도비 민감도를 유지하기 위해 측지 등장력 돔설계 방법을 고려하였다. 구조 최적설계결과, 실린더를 따라 직각 적층두께를 최적으로 분포시켜 강성을 효과적으로 배열하였으므로 적층두께를 일정하게 고려한 경우보다 더 경량화 시킬 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.2
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• pp.107-116
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• 2001

복합재 적층판은 중량에 비해 높은 강성과 강도가 요구되는 공학의 다양한 분야에서 매우 유용하다. 보강섬유 복합재의 공학적 활용이 활발해지고, 중량의 감소화가 설계의 중요한 목적이 됨으로써, 근래 복합재 구조물들의 최적화 설계의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 복합재 적층 구조물 재료의 비등방성에 의해 해석과 설계가 매우 어렵다. 본 연구에서는 수치적 최적화 방법과 유한요소법을 이용하여 보강섬유 복합재의 최적설계를 하였다. 복합재 적층판으로 이루어진 개단면 보에 있어서 보강섬유의 다양한 적층방향에 대한 거동의 영향을 규명하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.6 no.1
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• pp.117-125
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• 1993

In general, the strength and stiffness of laminated composite cylindrical shells are very sensitive to the variation of slenderness parameters, some coupling-stiffness parameters, lamination angles, stacking sequence and number of layers. In this paper, the effects of these factors on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells are investigated based on the proposed strength and buckling limit state models. As these factors have various and complicated effects on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells, the results should be incorporated into the design formula such that optimum design technique and design code which provide uniform consistent reliability for balanced design in practice

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.6
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• pp.411-418
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• 2020

In this paper, approximation and optimization methods are proposed for the structural performance of the composite fan blade. Using these methods, we perform the optimal design of the stacking sequence to maximize stiffnesses without changing the mass and the geometric shape of the composite fan blade. In this study, the lamination parameters are introduced to reduce the design variables and space. From the characteristics of lamination parameters, we generate response surface model having a high fitness value. Considering the requirements of the optimal stacking sequence, the multi-objective optimization problem is formulated. We apply the two-step optimization method that combines gradient-based method and genetic algorithm for efficient search of an optimal solution. Finally, the finite element analysis results of the initial and the optimized model are compared to validate the approximation and optimization methods based on the lamination parameters.

• Composites Research
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• v.25 no.5
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• pp.141-146
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• 2012

The strength design for the lightweight bicycle wheel made of the Carbon/Epoxy composite laminates has been discussed in this paper. For bicycle wheel design, lightness of the wheel is important. Also, it has to satisfy the required strength under specific loading cases. Two testing methods for the bicycle wheel, i.e. vertical and complex loadings, are adopted in this study. Because the strengths of composite wheel is different in relation to the stacking sequence and the number of plies, it is important to decide an appropriate stacking sequence and number of layers for the composite wheel. From the finite element analysis results, the most stable sequence orientation and number of layers are determined. The stacking sequence $[0]_{8n}$, $[90]_{8n}$, $[0/90]_{2ns}$, $[{\pm}45]_{2ns}$, $[0/{\pm}45/90]_{ns}$ (n=1,2,3,4)are performed for finite element analysis. From results, $[0/{\pm}45/90]_{3s}$ lay-up is a good selection for the composite bicycle wheel. Also, the weakest point and layer are found in this study.

• Journal of Internet of Things and Convergence
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• v.8 no.2
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• pp.55-59
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• 2022

Recently, IoT technology has great attention and plays a key role in 4^th industrial revolution in order to design customized products and services. Additive Manufacturing (AM) is applied to fabricate IoT sensor directly or IoT sensor embedded structure. Also, design methods for AM are developing to consolidate various parts of IoT devices. Part consolidation leads to assembly time and cost reduction, reliability improvement, and lightweight. Therefore, a design method was proposed to guide designers to consolidate parts. The design method helps designers to define product architecture that consists of functions and function-part relations. The product architecture is converted to a network graph and then Girvan Newman algorithm is applied to cluster the graph network. Parts in clusters are candidates for part consolidation. To demonstrate the usefulness of the proposed design method, a case study was performed with e-bike fabricated by additive manufacturing.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.4 no.3
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• pp.329-333
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• 1998

본 논문에서는, LSI 적층 기술을 이용한 실시간 처리 마이크로 비젼의 개발을 소개하고 있다. 새롭게 개발된 LSI 적층기술을 이용하여, 영상신호의 증폭, 변환, 연산처리등의 기본기능을 가지는 다수의 LSI 웨이퍼를 적층한다. 각 층간의 고밀도 수직배선을 통하여 대량의 영상정보를 동시에 전달하므로써, 대규모 동시 병렬처리를 가능하게 하며, 다수의 층에 걸쳐 파이프 라인 처리가 이루어진다. VLSI 설계시스템을 이용하여, 윤곽 검출기능을 가지는 테스트 칩을 설계(2 .mu.m CMOS design rule)하고, 시뮬레이션을 통하여 양호한 동작(처리시간 10 .mu.s)을 확인하고 있다. 시험제작을 위해서는, 새롭게 개발된 LSI 적층기술이 이용된다. 영상처리의 기본회로가 실려있는 웨이퍼의 기반을 30 .mu.m 의 두께까지 연마하고, 개발된 웨이퍼 aligner를 이용하여 수직배선이 형성된 상하 두 개의 웨이퍼를 미세조정하면서 접착한다. 이상의 제작과정을 반복하여 두께 1mm이하의 인공망막과 같은 마이크로 비젼을 제작한다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.729-732
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• 2010

본 논문에서는 이산 변수 최적화에 적합한 유전 알고리듬을 이용하여 복합재 적층 패치의 최적강도설계를 수행하였다. 기저판(substrate)와 접착제(adhesive), 그리고 복합재 적층 패치로 이루어진 구조물에서 패치의 강도를 효율적으로 구하기 위해서 응력 함수 기반의 해석적 방법을 도입하였다. 면외 방향의 응력 함수를 가정하여 가상 공액일의 법칙(complementary virtual work principle)에 적용하였으며, 복합재 패치의 자유 경계조건으로부터 면내 방향의 응력함수를 결정하였다. 응력 함수를 통하여 구한 층간 응력 값은 자유 경계 효과를 잘 나타내었고, 이를 이용하여 패치의 강도 해석을 수행하였다. 강도 해석 시, 복합재 패치의 파괴 기준은 면내 응력들에 대해서는 최대 응력 척도를 사용하였으며, 층간 응력들에 대해서는 quadratic delamination 척도를 사용하였다. 유전 알고리듬을 이용한 최적강도설계 과정에서는 임의의 염색체가 주어진 적층 구속 조건을 만족할 수 있게 수정(repairing)하는 과정을 도입하였다. 또한 다수의 전역해(global optima)를 효과적으로 찾기 위해서 multiple elitism 기법을 도입하였다. 응력 함수 기반의 강도 해석방법과 유전 알고리듬과의 연계를 통한 복합재 적층 패치의 강도최적설계 기법은 패치 구조물의 해석 및 설계에 있어서 효율적인 도구로서 사용할 수 있을 것이라 사료된다.