• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.425-431
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• 2015

본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1273-1279
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• 2011

자동차 압축기는 연비 개선효과를 위해 가변 사판형 압축기를 사용한다. 가변 사판의 회전 토크와 피스톤에 작용하는 압력은 사판의 형상과 변형에 중요한 영향을 미친다. 본 논문은 Chebyshev 직교다항식과 최적화 기법을 이용하여 가변 사판의 최적 형상을 결정하였다. 사판의 설계 요구사항은 정상 운전상태에서 최대 응력과 변형을 최소화하면서 체적을 감소시키는 것이다. 직교배열표, 분산분석과 반응표면최적화 방법은 최적 설계변수를 결정하고 주효과를 찾는데 사용하였다. 최적설계 결과로부터, 사판의 유의한 설계변수를 확인하고 이의 최적해와 설계요구조건 만족에 대한 유용성을 설명하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.535-543
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• 2014

강건최적설계 분야에서 목적함수의 강건성은 목적함수의 변화가 둔감한 해를 강조한다. 일반적으로 목적함수의 강건성은 설계변수나 파라미터에 대한 목적함수의 변동을 줄임으로써 달성할 수 있다. 하지만, 기존의 방법들에서는 변동에 둔감한 목적을 달성하기 위해 목적함수의 값이 희생되는 경우가 있다. 또한, 설계변수의 수가 증가할수록 비선형계획법을 이용한 강건최적설계의 수치적 계산비용은 증가한다. 본 연구에서는 상한함수를 사용한 새로운 강건성지수와 비선형계획법에서의 강건최적설계 방법을 제안한다. 또한, 제안한 방법의 효율성을 향상시키기 위하여 선형화된 함수의 상한 값을 이용한 방법도 소개한다. 이를 다양한 수학예제에 적용하고 기존의 강건성지수와 수치적 성능 비교를 통해 제안한 방법의 유용성을 검증한다. 제안한 강건성지수는 목적함수의 성능에 손실이 발생하지 않으며 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권4호
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• pp.167-178
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• 1993

본 논문의 목적은 R.C.보 최적설계에 이산수학계획법을 적용하여 상세설계를 포함하는 실제설계의 가능성을 연구하기 위한 것이다. 이산최적문제에서 설계변수로는 단면의 총높이, 폭, 유효높이 및 길이방향철근의 단면적 그리고 전단철근의 단면적과 길이 방향철근의 절단점과 같은 상세변수 등이 고려되었다. 목적함수는 경비함수로 취했으며, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 설계휨강도, 전단강도, 연성, 사용성, 콘크리트 덮개 및 철근간격, 복부보강 그리고 정착길이와 길이방향철근의 절단점 등에 관한 시방서 요구사항을 고려하여 문제를 형성하였다. 이산변수를 갖는 최적설계를 효율적으로 실행하기 위해 첫째단계에서 Feasible Direction Methed를 이용하여 연속최적해를 구했으며, 둘째단계에서 분기한계법(Branch and bound method)을 이용하여 이산최적해를 얻는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 신뢰도를 검증하기 위해 2개의 이산설계변수를 갖는 수치예에 적용하여 도해법 및 rounde-up method와 그 결과를 비교하였고, 단순지지된 R.C.보 및 2경간연속 R.C.보에 적용하여 제안된 알고리즘의 신뢰도, 효율성 및 적용성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.159-171
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• 2001

평면 아치 구조물에 대해 선형 탄성 변분방정식에 기반을 둔 설계민감도 해석을 위한 일반적 이론을 개발하였다. 아치 구조물내의 임의 마디에 정의된 응력범함수를 고려하였고 이에 대한 설계민감도 공식을 유도하기 위해 전미분(material derivative) 개념과 보조(adjoint) 변수 방법을 도입하였다. 얻어진 민감도 공식은 구조해석 결과를 얻고 나면 이들로부터 단순 대수연산을 통해 계산이 되므로 적용이 간편할 뿐 아니라 해의 정확도가 높은 잇점이 있다. 본 방법은 아치의 형상을 매개변수를 통해 표현하므로 얕은 아치에 국한하지 않고 어떠한 형상도 고려가 가능하며, 나아가서 아치의 형상변화를 형상에 대해 수직뿐 아니라 접선방향도 포함하여 일반적으로 고려하므로 다양한 형상설계가 가능하다. 몇 가지 예제에서 민감도 계산을 수행함으로써 본 방법의 정확도와 효율성을 입증하였으며, 두 가지의 설계최적화 문제를 대상으로 실제로 두께 및 형상최적설계를 수행하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.375-377
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• 2006

본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터의 최적 설계를 위해, ZVS 영역에서 동작하는 LLC 공진형 컨버터의 최악의 상태에 대한 정상 상태 해석을 하였다. LLC 공진형 컨버터의 최악의 상태는 최소 입력 전압, 최대 부하 전류일 때 얻을 수 있는 최대 전압 이득을 의미한다. 설계 변수는 스위칭 주파수 범위와 공진 인덕터 비율로서, 각 설계 변수의 변화에 따른 공진 탱크 설계 값, 최악의 상태 출력 전압 그리고 최대 공진 캐패시터 전압을 보여주는 '최악의 조건 설계 표'를 나타내었으며, 설계된 특정 공진 탱크 값에 대한 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 보였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1986년도 제4회 학술강연회초록집
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• pp.42-46
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• 1986

회전축계가 위험한 공진 또는 불안한 상태를 나타내지 않고 조용하고 안정된 운전상태를 유지하려는 목적은 축의 휨강성, 몸체형상, 베어링의 크기 및 형상과 같은 설계변수를 최적화하는 것으로 이루어질 수 없는 경우가 빈번하다. 이런 경우에는 베어링 외부에 작용하는 "외부댐핑"을 이용하여 진동문제를 근본적으로 개선할 수 있다. 이를 위하여 베어링 외부에 별도로 설계한 스프링과 댐퍼를 설치한다. 본 연구에서는 윤활이론에 따라 명확히 계산되고 그 신빙성이 실험적으로 검증된 "동압유막 댐퍼"의 감쇄계수를 이용하여 외부댐핑을 갖는 회전축-구름베어링\ulcorner와 회전축-저어널 베어링계의 진동특성을 해석하고 회전축-구름베어링계의 실험적 모델을 제시하고자한다. 또한 해석결과와 실험을 토대로 회전축계의 진동특성에 미치는 특성수 및 설계변수를 명확히 도출하여 동특성을 고려한 회전축계의 최적 설계에 기여하고자 한다.축계의 최적 설계에 기여하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권3호
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• pp.275-280
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• 2016

본 연구에서는 코일스프링의 동적 거동 분석을 위해 스프링 릴리즈 시험기를 설계하고 시험을 실시하였다. 시뮬레이션을 위해 집중 매개변수 스프링모델을 개발하였다. 실험계획법을 이용하여 코일스프링의 설계변수들을 최적화하였다. 2수준의 요인배치법을 사용하여 설계변수들의 민감도와 교호작용을 분석하였다. 민감도와 교호작용 분석결과를 통해 설계변수의 수준을 재배열하였다. 혼합수준 요인배치법을 이용하여 설계변수를 최적화 하였다. 최적설계 결과에 따르면, 스프링 조작기의 성능이 2.90 % 개선되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.351-356
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• 2022

본 논문에서는 3차원 엮임 재료의 유체투과율 향상을 목적으로 수치해석 데이터 기반의 물성치 회귀 분석 및 최적설계를 소개한다. 우선 3차원 엮임 재료를 구성하는 와이어 사이의 간격을 결정하는 배율 계수를 매개변수화 하여 다양한 배율 조합을 가지는 수치 모델을 생성하였고, 전산 수치해석을 통해 계산된 각 모델의 체적 탄성계수, 열전도 계수, 유체투과율 데이터를 이용하여 다항식 기반의 회귀 분석을 수행하였다. 이를 사용해서 체적 탄성계수와 유체투과율 사이의 다목적함수 최적설계를 통한 파레토 최적해를 도출하였으며, 두 물성치가 서로 상충 관계에 있음을 확인하였다. 한편 3차원 엮임 재료의 열전달 효율을 높이기 위해서 유체투과율을 최대화 시키는 것을 목적으로 경사도 기반 최적설계를 수행하였고, 제약조건인 체적 탄성계수의 크기별 유체투과율의 변화율을 분석하였다. 그 결과 설계자가 원하는 최소한의 강성을 가지는 최대 유체투과율 설계 모델을 얻어낼 수 있음을 확인하였으며, 회귀 방정식을 통해서 얻어진 설계가 높은 정확도를 가지고 있음을 추가적으로 검증하였다.

• Composites Research
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• 제21권1호
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• pp.30-39
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• 2008

본 논문에서는 기존의 유전자 알고리즘을 대신하여 병렬 마이크로 유전자 알고리즘을 사용한 복합재료 적층 구조물의 최적설계를 수행하였다. 마이크로 유전자 알고리즘은 한 세대 당 보통 5개의 개체로 해를 탐색한다 비록 세대를 구성하는 인구수는 적지만 공칭수렴 판단과 재초기화 과정을 통해 다양성을 제공하기 때문에 최적해 탐색이 가능하다. 2가지의 복합재 구조물의 최적화 문제를 가정하고 이를 마이크로 유전자 알고리즘을 사용하여 해를 구하였다. 효율성 판단을 위해서 기존의 유전자 알고리즘과 결과를 비교하였다. 두 문제 모두 마이크로 유전자 알고리즘이 비슷한 결과를 도출하면서도 약 70%의 계산량 감소를 보였다. 마이크로 유전자 알고리즘을 사용하여 일정 범위 내에서 변하는 하중을 받고 있는 복합재 적층 구조물의 최적설계를 수행하였다. 계산 결과 고정된 하중상태 하에서 얻은 최적해보다 하중 변화에 덜 민감한 설계변수를 얻을 수 있었다. 이상의 문제를 통해 다양한 설계변수를 갖는 복합재 적층 구조물의 최적설계의 한 방법으로서 마이크로 유전자 알고리즘이 효율적임을 확인하였다.