• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.512-515
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• 2010

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD 모델과 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개변수화에 어려움이 있다. 등기하 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역이 변화함에 따라 변하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향과 곡률과 같은 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 수치 예제를 통해 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 수월성을 가짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.16-23
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• 1994

본 고에서는 형상최적설계에 대한 기초이론이 소개되었다. 재료도함수와 변분법 및 보조변수법에 기초한 형상설계민감도해석 절차는 까다로우며 함수론 등 많은 수학적인 배경을 필요로 한다. 설계민감도가 구해지면 이 정보를 필요로 하는 최적화 알고리즘을 사용하여 형상에 대한 최적해를 구할 수 있으며 그 과정은 재래식 최적설계시와 같다. 구조물 형상최적설게에 있어 형상(영역)변화의 효과는 대부분 경계에서 수직이동의 형태로 나타난다. 따라서 경계면에서 변위나 응력값 등에 대한 정확한 수치해는 성공적인 형상최적화의 중요한 관건이 된다. 따라서 구조해석을 위한 정확한 유한요소해석방법과 형상함수 그리고 경계를 나타내는 적절한 함수들을 지속적으로 개선할 필요가 있다. 반복설계과정 중에서 영역과 경계가 계속 바뀌므로 설계민감도 수치해의 정확도를 높이기 위해 경계요소법과 유한요소법에 기초를 둔 영역법 등을 사용하기도 한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.1
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• pp.19-28
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• 2007

Discrete topology optimization processes of structures start from an initial design domain which is described by the topology of constant material densities. During optimization procedures, the structural topology changes in order to satisfy optimization problems in the fixed design domain, and finally, the optimization produces material density distributions with optimal topology. An introduction of initial holes in a design domain presented by Eschenauer et at. has been utilized in order to improve the optimization convergence of boundary-based shape optimization methods by generating finite changes of design variables. This means that an optimal topology depends on an initial topology with respect to topology optimization problems. In this study, it is investigated that various optimal topologies can be yielded under constraints of usable material, when partial solid phases are deposited in an initial design domain and thus initial topology is finitely changed. As a numerical application, structural topology optimization of a simple MBB-Beam is carried out, applying partial circular solid phases with varying sizes to an initial design domain.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.15 no.2
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• pp.315-327
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• 2002

The main objective of this study is to develop an discrete optimization algorithm of plane steel frames with rigid using second-order-elastic-plastic hinge analysis which is considering panel zone. Conventional analyses of steel frame are usually tarried out without considering the effect of panel zone deformation on frame behavior The validity of this model is established by comparison without panel zone on joint models is analyzed numerically to demonstrate the importance of using realistic models in steel frame analysis. The objective function is taken as Weight of steel frames and the constraints we formulated based on AISC-LRFD(1994). The validity of the developed algorithm we demonstrate by comparing the result with those of SAP2000. The result of the study indicates that the optimal design algorithm considering of panel zone behavior more economic design than simple steel frame design methods.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.1
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• pp.9-18
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• 2007

This study shows an implementation of partial holes in an initial design domain in order to improve convergences of topology optimization algorithms. The method is associated with a bubble method as introduced by Eschenauer et al. to overcome slow convergence of boundary-based shape optimization methods. However, contrary to the bubble method, initial holes are only implemented for initializations of optimization algorithm in this approach, and there is no need to consider a characteristic function which defines hole's deposition during every optimization procedure. In addition, solid and void regions within the initial design domain are not fixed but merged or split during optimization Procedures. Since this phenomenon activates finite changes of design parameters without numerically calculating movements and positions of holes, convergences of topology optimization algorithm can be improved. In the present study, material topology optimization designs of Michell-type beam utilizing the initial design domain with initial holes of varied sizes and shapes is carried out by using SIMP like a density distribution method. Numerical examples demonstrate the efficiency and simplicity of the present method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.11 no.3
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• pp.437-443
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• 1987

An optimal design to improve the ride quality was performed with the time and frequency domain analysis based on both of deterministic and random road profiles. The objective function is established to minimize the absorbed power while the constraints are taken so as to satisfy the condition for the stability of vehicle. The result of the optimal design shows that the rms for the acceleration of a driver and his seat is within the critical values for the ride quality from ISO. The optimal values obtained show that the maximum absolute acceleration of the driver and his seat has significantly been reduced and the reference limits on the relative displacement have satisfied their feasibility. As the optimal value according to a specific speed is the results from the optimization process, a global optimum value should be determined to be the one which gives th minimum values of total sum of absorbed power with respect to various speed.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.3
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• pp.339-348
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• 2001

More often a commercial package for the structural analysis is necessary in the structural optimum design. In this case the task of combining the package with an optimization program must be required, hut it is not so simple because interchanging some data between them is difficult. Sequential approximate optimization is currently used as a natural way to overcome the hard task. If sequential approximate optimization has wide side constraints that the lower limit of design variables is very small and their upper limit is very large, it is not so easy to obtain approximated functions accurately for the whole design domain. This paper proposes a sequential design domain method, which is very useful to carry out sequential approximate optimization in this case. In this paper, the response surface methodology is used to obtain approximated functions and the orthogonal array is used for design of experiments. The sequential approximate optimization of 3-bar and 10-bar trusses is demonstrated to verify the reliability of the sequential design domain method.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2008.06b
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• pp.292-297
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• 2008

본 논문은 FPGA 기반 설계에서 주변보다 급격한 온도 변화를 보이는 hotspot들을 탐지하기 위한 열 감지 센서 수를 정하고, 센서의 놓여야 할 배치 장소를 결정하는 알고리즘을 제안한다. 열 감지 센서로는 동적으로 설계가 가능한 ring oscillator 센서 기술을 사용한다는 가정 하에, 센서의 사용 개수를 최소화함과 동시에 최적의 센서 배치 위치 찾는다. 기존의 연구의 단점은 센서가 감지하는 영역 범위를 적당한 크기의 정사각형으로 간주하였기에, 실제 원형의 관측 범위를 보이는 센서 감지 영역의 현실을 올바로 반영하지 못하였으며, 또한 잘 알려진 회로 분할(partition) 기법에 의존한 휴리스틱으로 최적의 결과를 보장하지는 못하였다. 이와는 달리 본 연구에서는 센서의 관측 범위를 원형으로 할 수도 있게 함과 동시에 최적의 해를 보장하는 센서 할당 및 배치 알고리즘을 제안한다. 구체적으로 본 제안 알고즘에서는 소위 “Candidate Coloring 기법”을 통해 센서가 놓여야 할 모든 후보 영역을 표시하며, “Candidate Filtering 기법”을 통해 불필요한 후보 영역들을 완전히 삭제하여 탐색 공간을 줄이게 되며 (해의 최적 해는 항상 유지 되도록 하면서), 마지막으로 Branch-and-Bound 알고리즘을 적용해 최적의 센서 할당 및 배치 결과를 찾아내었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.15 no.4
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• pp.599-607
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• 2002

During the shape optimization, relocations of nodes happen successively. However, excessive movement of nodes often results in the mesh distortion and eventually deteriorates the accuracy of the optimum solution. To overcome this problem, an efficient method lot the shape optimization has been developed. The method starts from the design domain which is large enough to hold the possible shape of the structure. The design domain has pre-defined uniform fine meshes. In each cycle, the method allots real properties to the elements inside the structure and nearly zero to ones outside. The performance of the method is evaluated through two examples with displacement and frequency constraints.