대형 LNG 내부 탱크의 내측 벽체에 가설되는 스티프너의 제작에 있어 판재 비용을 최소화하기 위하여 다양한 스티프너 규격에 따른 원 판재의 소요 중량과 비용을 분석하였다. 이를 위하여 판재 물량 산정 프로그램을 개발하여 자동화함으로써 설계자가 수작업으로 수행하는 물량 산정을 작업시간의 단축과 함께, 다양한 중량과 비용의 분석이 가능하도록 하였다. 분석결과, 판재 폭이 큰 것을 사용할수록 스티프너를 제작하는데 사용되는 원 판재의 총 소요개수, 중량 및 비용이 감소하였으나, 최적의 LNG탱크용 스티프너 판재 폭을 결정하기 위해서는 소요 판재의 중량과 함께 비용의 분석이 필요하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제22권4호
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pp.560-568
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1998
Recently to develop an automobile with better properities many researches and investments have been executed. In this paper we intend to improve the automobile properties by reducing the weight of the engine without changing the dynamic characteristics. At first the vibration analysis by the Substructure Synthesis Mehtod and the exciting test of the engine model performed to confirm the reliability of the analyzing tools. And the weight minimiza-tion is performed by the Sensitivity Analysis and the Optimum Structural Modificationl. To decrease the engine weight ideally the weight of the parts with the low sensitivity is to cut mainly and the changing quantity of the natural frequency by the cut is to be recovered by the weight modification of the parts with the high sensitivity. As actually the mathematical unique solution for the homogeneous problem(i. e. 0 object func-tion problem)does not exist we redesign the engine block with much thinner initial thickness and recover the natural frequencies and natural modes of original structure by the sensitivity analy-sis and then observe the Frequency Response Function(FRF) for the interesting points. In this analysis the original thickness of the engine model is 8mm and the redesigned initial thicknesses are 5mm and 6mm, And the number of the interesting natural frequencies are 1, 2, 3, 4 and 5 respectively.
본 연구에서는 압출가설시 압출노즈와 가설거더 시스템의 거동에 대한 압출노즈의 휨강성비, 단위중량비 및 길이비의 영향을 살펴보고, 압출과정에서 발생하는 부모멘트 및 정모멘트를 최소화할 수 있는 압출노즈에 대한 최적조건을 도출하고자 하였다. 또한, 도출된 최적조건을 사용하여 압출노즈의 단위중량비와 길이비의 관계식을 유도하고 압출가설시에 발생하는 절대최대 정모멘트 및 부모멘트의 산정식을 제시하였으며, 연속거더교량의 압출가설시에 사용되는 압출노즈의 최적설계 방안을 제안하였다. 가장 이상적인 압출노즈의 설계는 절대최대 부모멘트를 최소화하면서 절대최대 정모멘트의 발생을 억제할 수 있는 단위중량비 0.167, 길이비 0.836을 적용한 경우임을 확인하였다.
접이식 방호부양장치체계 설계안은 전투장갑차의 부양장치로서 요구되는 부력, 방호성, 독자적 수상운행성을 위한 탑재운용성, 수상운행 준비시간을 최소화하는 구동장치의 최적화 및 수상안정성 극대화 등을 충족시키면서도 중량 증가 요인은 최소화하는 것이 가능할 것으로 검토된 바, 기존 방법으로는 기대할 수 없는 높은 수준의 수상운행성능 구현이 가능할 것으로 기대된다.
Recently to develope an automobile with better properties, much researches and investments are executed in many countries. In this paper, it is intended to minimize the weight of an engine block without changing the dynamic characteristics. The weight minimization is executed by the sensitivity of the natural frequency of the engine block. To decrease the engine weight, much less thickness than the original thickness of the engine is selected to initial value and the structure modification is performed to recover the dynamic characteristics of the engine. Here, the original thickness of the engine is 8mm and the initial thickness is selected to 5mm, 6mm and the number if the natural frequencies fitted are 2, 6, 7, respectively. As the results, it is found that; (1) the weight of each case could be reduced without changing the objective natural frequencies. Specially, in the case of fitting 2 natural frequencies with 5mm initial thickness the weight could be reduced to 4.21kg(23.3% for engine weight). (2) according to the driving frequency range of engine, the weight minimization could be performed choicely, (3) improving a vibration characteristics of a orignal structure, the weight minimization could be performed.
전통적인 트러스 구조물의 최적화 기법은 종종 복잡하고 많은 계산과정이 요구되면서 정작 아주 간단한 중량최소화와 같은 경비문제를 다루고 있다. 또한 이러한 기법들은 복잡하고 종종 다목적함수인 실 경비함수를 갖는 트러스 구조물에 적용 시 만족할만한 결과를 보이지 못한다. 따라서 본 연구에서는 구조물의 중량뿐만 아니라 사용되는 제품 종류의 수와 트러스 구조물의 연결의 수 및 기타현장소요경비로 구성되어지는 실제 요구되는 경비함수를 가지는 트러스 구조물의 최적화문제에, 전체 트러스 구조물의 부재를 같은 치수의 제품을 가질 수 있는 몇 가지 종류의 부재들로 변별화하는 클러스터링 기법(Clustering Technique)을 도입하여 설계를 효율적으로 수행하고자 한다. 클러스터링 기법을 이용하여 사용되는 부재들을 그룹별로 변별하고 최적 해에 근접한 해를 찾은 후 간단한 타부 탐색기법을 이용하여 최종 최적해를 얻는다. 수치 예로써 실 경비함수를 갖는 트러스 구조 모형에 적용하여 최적설계를 시도하고 또한 중량최소화문제에도 적용하여 휴리스틱 기법(Heuristic Techniques)의 대표적인 유전알고리즘을 이용한 기존 연구의 중량최소화 설계결과와 비교 한다. 그 결과, 본 연구의 알고리즘은 실 경비함수를 가지는 트러스 구조물의 설계에 있어서 경제성이 있는 결과를 나타내며, 또한 기존연구의 알고리즘 보다 효율적임을 나타내었다.
국내에서는 아직 보행로보트에 대한 본격적인 연구가 없었으나, 미국, 일본과 같은 선진국에서는 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 지금까지 개발된 보행로보트는 보행 속도가 느리고 많은 동력이 소모되며 하중운반 능력이 미약하다는 사실이 취약점으로 지적되고 있다. 그러므로 현재 선진 외국에서의 연구방향은 주로 다리의 기구학적 설계, 로보트 자체 중량의 최소화 그리고 효율적인 동력이용 등으로 진행되고 있다.
본 논문에서는 해양자동채염기의 구조중량 최소화를 위해 구조설계에 대한 메타모델 기반 근사최적화를 수행하였다. 구조해석은 해양자동채염기의 초기설계에 대한 강도성능을 평가하기 위해 유한요소법을 이용하여 수행하였다. 구조해석에서는 설계하중조건에 대한 강도성능을 평가하였다. 최적설계문제는 강도성능 제한조건을 만족하면서 중량을 최소화할 수 있는 구조두께의 설계변수를 결정하도록 정식화하였다. 근사최적화에는 반응표면법, 크리깅 모델 및 체비쇼프 직교 다항식의 메타모델을 사용하였다. 수치계산 특성을 검토하기 위해 근사최적화 결과는 비근사최적화 결과와 비교하였다. 근사최적화에 사용된 메타모델 중 체비쇼프 직교 다항식이 해양자동채염기의 구조설계에 가장 적합한 최적설계 결과를 나타내었다.
본 논문에서는 중력하중 및 풍하중, 지진하중을 받는 지상 8층, 지하 3층의 RC(Reinforced Concrete) 빌딩 시공에 필요한 부재의 재료비를 줄이기 위해 중량을 감소시키는 구조 최적설계를 수행한다. 이를 위해 설계요구사항을 바탕으로 부재의 부피를 최소화하는 설계변수값을 찾기 위한 설계문제를 정식화한다. 최적설계 수행을 위해 상용 PIDO(Process Integration and Design Optimization) 툴인 PIAnO(Process Integration, Automation and Optimization)에서 제공하는 다양한 설계기법들을 이용한다. 먼저 실험계획법(Design of Experiments; DOE)을 이용하여 실험계획을 세우고, 실험점에 따라 건축분야 범용 구조해석 프로그램인 MIDAS Gen을 사용하여 구조해석을 수행한다. 그리고 해석결과를 바탕으로 각 응답에 대한 근사모델을 생성한 후 근사모델의 예측성능을 평가한다. 예측성능이 검증된 근사모델과 최적화기법을 이용하여 최적설계를 수행하고, 설계조건을 만족하면서 부재의 부피를 최소화하는 최적 설계변수값을 도출함으로서 본 논문에서 제안된 설계방법의 유효성을 보이고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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