• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.229-237
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• 1998

본 연구는 횡변위 구속조건을 받는 고층철골구조물의 이산형 최적설계를 위해 효율적인 쌍대알고리즘을 제시하고자 한다. 양함수형태의 횡변위 구속조건을 설정하기 위해 가상일의 원리가 적용되면 고층철골조의 설계변수의 수를 줄여주기 위해 쌍대알고리즘내에 단면특성관계식이 추가된다. 이 알고리즘의 검증을 위하여 횡하중을 받는 네 가지 형태의 고층철골조 예제가 제시되며, 반복과정에서 수렴된 최종물량을 기존의 최적설계방법과 비교해 봄으로써 제시된 알고리즘의 효율성이 검토된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.35 no.6
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• pp.367-374
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• 2022

This papter presents the use of the automatic differential method based on the backpropagation method to obtain the design sensitivity and its application to topology optimization considering the stress constraints. Solving topology optimization problems with stress constraints is difficult owing to singularities, the local nature of stress constraints, and nonlinearity with respect to design variables. To solve the singularity problem, the stress relaxation technique is used, and p-norm for stress constraints is applied instead of local stresses for global stress measures. To overcome the nonlinearity of the design variables in stress constraint problems, it is important to analytically obtain the exact design sensitivity. In conventional topology optimization, design sensitivity is obtained efficiently and accurately using the adjoint variable method; however, obtaining the design sensitivity analytically and additionally solving the adjoint equation is difficult. To address this problem, the design sensitivity is obtained using a backpropagation technique that is used to determine optimal weights and biases in the artificial neural network, and it is applied to the topology optimization with the stress constraints. The backpropagation technique is used in automatic differentiation and can simplify the calculation of the design sensitivity for the objectives or constraint functions without complicated analytical derivations. In addition, the backpropagation process is more computationally efficient than solving adjoint equations in sensitivity calculations.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.130-131
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• 2013

최근 연구에서는 상용 통계분석 프로그램인 Minitab을 사용하여 실험 요소 설계 및 최적 공정조건을 구하는데 많이 이용하고 있다. 본 연구에서는 도금 제품의 Peeling 최적화를 위해 도금 전처리 공정인 에칭 및 화학 니켈 공정 시간을 인자로 설정하였다. 또한 2인자 2수준(2 factor 2 Level)의 직교 배열표를 구성하고 도금 제품의 밀착성을 만족하는 범위 내에서 설계변수에 의한 반응표면법(Response surface analysis)을 사용하여 최적 조건을 설정하였다. 실험 결과, 에칭 및 화학니켈 공정 시간의 주효과도에서 에칭 공정시간이 낮을수록, 화학니켈 공정시간이 높을수록 Peeling 값이 향상된다는 결과를 얻었다. 그리고 최적 조건을 도출하기 위한 방법으로 반응표면 설계법 중의 중심합성법을 사용하여 에칭(10min 15sec)및, 화학니켈(10min 15sec)의 최적 공정 시간을 도출하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.16 no.1
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• pp.1-8
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• 2003

Topology optimization has been evolved into a very efficient conceptual design tool and has been utilized into design engineering processes. Traditional topology optimization has been using homogenization method and optimality criteria method. homogenization method provides relationship equation between structure which includes many holes and stiffness matrix in FEM. Optimality criteria method is used to update design variables while maintaining that volume fraction is uniform. Traditional topology optimization has advantage of good convergence but has disadvantage of too much convergency time. In one way to solve this problem, element removal method using the criterion of an average stress is presented. As the result of examples, it is certified that convergency time is very reduced.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.3
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• pp.63-71
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.432-436
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.12 no.5 s.48
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• pp.475-485
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• 2000

In this study, an automated optimum design program for steel box girder bridges has been developed for the optimum design of composite steel box girder bridges. The design constraints required for the optimum design of steel box girder bridges are based on the Korean standard bridge specification. Considering characteristics of steel box girder bridges, several approximation techniques, such as artificial constraint deletion, variable linking and stress reanalysis technique etc. are also introduced to enhance the efficiency of optimization. The developed program is mainly composed of major sub-system modules including structural analysis module using commercial structural analysis program such as RM-SPACEFRAME, optimum design module, pre-process module for friendly user input, and post-processor module for office automation. In addition, in order to demonstrate the efficiency and applicability of the developed optimum design program for steel box girder bridges, a few numerical examples are applied. Based on the results of the application, it may be stated that the automatic optimum design program developed in this study can be a prototype model for the developement of optimum design program for other type of bridge.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.5 no.3
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• pp.137-144
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• 1985

This paper deals with the adjoint variable method in design sensitivity analysis that is essential to the structure optimization. The method is shown to be much simpler than the conventional method in structure optimization by applying it to the optimal design of finite dimensional structures. Design sensitivity analyses and their numerical solutions for the principal constraints, i.e., displacement and stress constraints under static loads are obtained. Furthermore, it is proved that optimization can be carried out efficiently by applying the optimization algorithm. Structure optimization problems of minimizing the volumes of the truss structures(finite dimensional structures) under the appropriate boundary conditions, loading conditions and constraints are considered.

• Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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• 2002.06a
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• pp.211-216
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• 2002

실제적인 문제에서 신뢰성 기반 최적 설계(RBDO)를 구현하기 위해서는 유한요소 모델을 해석하기 위한 상용 프로그램과 설계한 것에 대한 신뢰성을 산정할 수 있는 프로그램을 통합하고 최적화 알고리듬을 적용하여야 최적화를 수행하여야만 한다. 또한 최적화 과정에서 최적상태에서 제약조건이 비활성 영역에서 놓이게 되는 것을 방지하기 위해서 제약조건 최적화 문제를 비제약 조건 최적화 문제로 바꾸어 주는 장애 함수를 사용하여 최적화를 수행하였다. 그리고 이 방법론을 기존의 신뢰성기반 최적화 방법론, 즉 신뢰도지수 접근방법과 목표성능치 접근방법과의 비교를 하였다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.2
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• pp.197-208
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• 2010

An under-tension system is frequently employed for large-span structures to reduce the deflection and member size. In this study, a microgenetic algorithm was used to find the optimum cross-section of truss structures with an undertension cable under transverse loading. Maximum deflection, allowable stress, and buckling were considered constraints. The proposed approach was verified using a 10-bar truss sample that shows good agreement with the previous results. In the numerical results, minimum-weight design of the under-tension structure was performed for various magnitudes of pretension.