• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.155-162
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• 2014

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 고주파수를 가지는 파워흐름 문제에 대하여 연속체 기반 형상 최적 설계를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 기법을 형상 최적설계에 적용하면, CAD 기하 모델링에서 쓰이던 NURBS 기저 함수가 직접 쓸 수 있기에 정확한 기하학 정보가 수치계산에서 고려되고, 이에 따라 형상 최적설계 관점에서 볼 때, 전통적인 유한요소법에 비해 향상되고 부드러운 설계 섭동량을 가지는 설계 매개화가 가능하게 된다. 즉, 정확한 기하 모델이 응답 해석과 설계민감도 해석에 쓰이게 되고, 이에 따라 설계영역 전체에서 법선 벡터와 곡률이 연속적으로 되게 된다. 결과적으로 정밀한 민감도 해석이 가능하게 된다. 몇 가지 수치예제를 통하여 개발된 아이소-지오메트릭 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 정확성을 확인할 수 있었으며, 형상 최적설계 문제를 통해서 본 방법론을 적용하여 검증하였다.

• 기계저널
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• 제35권8호
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• pp.716-724
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• 1995

토폴로지 설계는 미리 형상이 결정되지 않은 새로운 개념의 제품을 설계하고자 할 때나 설계 경험이 풍부하지 못한 경우, 그 개념적 형상을 결정하는 데 매우 유용하다. 실제로 이러한 토폴 로지 설계의 결과를 최근 급속 시제품 제작기(rapid prototyping machine)와 함께 사용하게 되면 처음 개념설계에서 최초시제품의 형상을 예측하고 제작하는 데 많은 시간을 절약할 것으로 판 단된다. 그러나 토폴로지 최적화에 따른 구조물은 구조물의 한계 질량내에서 평균 강성이 가장 큰 구조물일 뿐, 국부적인 응력한계에 대한 최적화는 아니다. 따라서 최종적인 최적화 형상을 얻기 위해서는, 먼저 한계질량을 갖는 최적 토폴로지 구조물의 모델을 구하고, 이 모델에 대하여 설계변수에 따른 민감도 해석을 수행하여 최대응력의 한계값을 갖는 구조를 구하면 된다. 그림 10은 이러한 토폴로지 최적화와 민감도 해석을 통한 최적화를 수행하는 복합 최적설계 과정에 흐름도이다. 설계민감도 해석은 본 연구의 범위에 포함되지 않아서 여기서는 제외하였지만, 이에 관한 일반 상업화된 소프트웨어들이 많이 나와 있으므로 이를 참조하면 된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.82-85
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• 2008

수중에서 발사체가 고속으로 주행할 때 발사체의 머리 즉, 캐비테이터 만이 물과 접촉한 상태에서 커다란 공동이 발생하여 몸체 전체를 뒤덮는 초공동현상이 발생한다. 초공동 상태에서는 발사체는 저항이 감소되어 매우 빠른 속도를 낼 수 있게 된다. 더욱이 캐비테이터가 적합한 형상을 가지게 되면 매우 낮은 압력저항을 유지하고 전체적인 저항도 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 본 연구에서는 주어진 작용환경 하에서 저항을 최소화 하기위한 최적의 캐비테이터 형상최적설계 문제를 고려하였다. 그리고 효율적인 캐비테이터 형상최적화를 위해 공동과 캐비테이터 형상을 하나의 죄적화로 변환한 동시최적화기법을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.429-437
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• 2009

본 연구에서는 수평관과 수직관의 단면이 다른 액체기둥흡진기(LCVA)의 제진효과를 극대화하기 위한 최적형상을 수치 해석에 의한 변수연구를 통해 찾았다. 특정 진동수에 동조되고, 동일한 총질량을 가지면서 치수 및 수위와 관련된 구속조건을 만족하는 다양한 형상의 LCVA를 설계하고, 이 가운데 가장 큰 등가감쇠비를 획득하는 형상을 찾았다. 그 결과 LCVA 형상의 설계에서 수위변동폭이 최적형상을 결정하는 중요한 구속조건 역할을 한다는 것을 확인하였다. 유체가 운동하는 평면과 직교하는 방향의 LCVA 수평폭을 증가시킬수록 등가감쇠비가 증가하였으며, 증가율은 점차 둔화되는 것으로 나타나 적정 수평폭의 결정이 중요한 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.65-74
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• 2002

전압력 회복율을 최대로 하기 위한 IRR형 램젯 공기 흡입구 초음속 확산부의 최적형상 설계를 수행하였다. 질량유량을 제약조건으로 고려하고 외부램프에서의 두 번째 경사충격파와 카울립 형상, 그리고 흡입구 목의 단면적을 설계변수로 선택하였다. 효율적인 최적화를 위해 설계변수 변환을 통한 개선된 반응면 기법을 사용하였으며 설계반복을 통해 높은 신뢰도의 반응면을 구성할 수 있었다. 최적화 기법으로 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 이차원 Euler Code를 사용하여 공력해석을 수행하였다. 배압조건의 적용을 위해 흡입구 목 뒤로 가상의 노즐을 장착하였고 총 20회의 계산으로 종말충격파 이후의 전압력 회복율이 기준형상에 비하여 14% 향상된 초음속 확산부 최적형상을 설계할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.89-97
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• 2004

최적설계기법을 사용한 경제적인 설계의 필요성은 오래 전부터 요구되어 왔으나, 종전의 설계가 설계자의 경험에 의한 시행착오적인 반복설계를 통하여 이루어져 왔기 때문에 구조물의 형상이 복잡한 경우에는 계산상의 어려움과 반복계산을 되풀이해야 하는 번거로움으로 진정한 최적설계는 기대하기 어려웠다. 최적설계법이 구조물의 설계에 매우 유용하다는 사실이 증명되고 있긴 하지만, 아직도 최적설계의 의미를 제대로 이해하지 못하고 있는 실정이며, 더구나 설계실무자는 어디까지나 사용자이기 때문에 수리적 계획수법에 친숙할 필요까지는 없지만 최소한 이런 기법의 가능성과 중요성을 이해할 필요는 있는데 대부분 그러하지 못하고 있는 실정이다. 일반적으로 트러스 구조물 설계 시 주어진 부재의 응력에 따라 단면적을 산출하여 그 단면적에 역학적으로 가장 합리적인 단면을 선정하여 경제적인 설계단면을 구한다. 그러나 트러스의 형상, 트러스 높이에 따른 경제성의 문제는 보통 설계자의 경험과 직관에 의하여 결정되고, 특별한 검토가 이루어지지 않고 설계가 수행되는데, 실제 트러스 구조물에서 트러스의 형상과 높이가 전체 건설공사비에 크게 영향을 미친다. 그러므로, 트러스 구조물의 최적설계에서 트러스 형상, 라이즈 비(rise ratio : 높이/스팬) 및 격간 수(number of panel)를 고려하는 것이 필요하다. 트러스 형상과 스팬에 따른 최적형상과 최적높이 및 격간 수에 대해 설계자의 초기 구조계획 시 주관적 선택의 어려움을 해결하고, 실제의 지붕형 트러스 구조에 설계하중을 작용시켜 응력해석에서부터 부재 단면설계까지의 자동화된 최적설계 알고리즘을 개발할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 플랫 트러스의 형상, 격간 수, 격간의 간격 및 부재단면 등에 대하여 이산적인 변수의 처리와 넓은 설계 공간의 탐색능력과 더불어 문제의 비선형성과 관계없이 전체 최적해를 찾아낼 수 있는 유전자 알고리즘을 이용한다. 또한, 강 구조 한계상태설계기준(대한건축학회, 1998)을 기준으로 하여 자동으로 플랫 트러스의 구조계획과 단면이산화 최적설계를 동시에 수행할 수 있는 최적화 알고리즘을 제시하는 것을 목적으로 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.277-286
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• 2001

자동차 경량화를 지향하는 초경량차체 기술 중에서 합체박판기술을 이용한 수 있는 일련의 최적설계 기법을 제안하고 기존의 자동차 도어 내판에 적용하여 경량화를 수행하였다. 먼저, 내판에 부착되는 보강재를 제거한 후 취약해진 강성을 보강하기 위한 파트 선정을 위해 위상 최적설계를 수행하여 대략적인 파트 분포를 결정하였다. 그 다음 상세설계 단계로서 각 파트의 두께는 치수 최적설계를 이용하여 정하고, 형상 최적설계로 최종 용접선을 결정하였다. 이러한 일련의 최적화를 위해 상용 소프트웨어인 GENESIS가 사용되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1223-1228
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• 2011

가동코일형 리니어 액추에이터는 다른 형식의 액추에이터에 비해 구조가 간단하고 제어가용이하여 다양한 산업 분야에 활용되고 있다. 본 연구에서는 리니어 액추에이터의 가동 특성을 향상시키기 위해 가동자의 모든 동작점에서의 추력을 반영한 목적 함수를 구성하고 최적설계 문제를 정식화하였다. 명확한 형상표현을 위해 레벨셋 함수를 설계변수로 설정하여 최적설계를 진행하고 성능과 생산성을 동시에 만족하는 액추에이터를 설계하기 위해 페이즈 필드 모델의 개념을 최적설계에 적용하여 최종형상의 단순화를 고려하였다. 제안한 기법의 효용성을 확인하기 위해 액추에이터 진동과 소음의 원인인 추력의 변동폭을 최소화하기 위한 코어 설계를 수행하여 추력의 변동을 감소시킬 수 있는 최적 형상을 제시하였고 복잡도 계수에 의한 최종 형상의 단순화도 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1478-1485
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• 1993

본 연구에서는 압축 성형다이 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다이의 형상 최적설계 문제로 정식화하고자 한다. 최적화 문제의 목적은 다이 내면의 온도를 지정된 온도로 균일하게 유지하는 것이다. 또한 Lee, Choi와 Kwak의 형상 설계 민감 도 해석을 위한 직접 미분 방법을 응용하여 가열선 위치변화에 관한 민감도 계산을 위한 경계 적분 방정식을 유도하고, 경계요소법으로 온도와 온도의 민감도를 해석하고 자 한다. 수치적 응용의 예로서, 넓은 평판의 성형을 위한 압축 성형다이의 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다루고, 최적위치에서 가열선의 개수가 온도의 균일성에 미치는 영향을 검토한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.166-172
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• 2019

금속 일체형 판재 도어 임팩트 빔 개발을 위해 단면 형상의 최적설계를 진행하였다. 기존의 도어 임팩트는 충격을 흡수하는 강관과 양쪽에 브라켓을 용접하여 자동차에 설치하는 구조로 이루어졌다. 하지만, 브라켓을 설치하기 위한 용접작업은 생산성을 떨어뜨리고 생산단가를 증가시키는 과정이다. 이러한 단점을 극복하기 위해 일체형 판재 도어 임팩트 빔의 개발은 반드시 필요한 공정이다. 본 논문에서는 일체형 판재 도어 임팩트의 단면 형상을 수치해석의 방법으로 제안하는 연구를 진행하였다. 외부 충격에 대한 반력 하중 및 생산성을 고려하여 엔지니어의 직관적인 설계 형상 6가지에 대하여 수치해석을 진행하였다. 객관적인 비교를 위해 3점 굽힘 하중 실험을 모사하는 유한요소해석을 진행하였다. 형상과 치수가 상이한 6가지의 단면 형상 중 최적의 형상을 선정하고, 상세 설계를 위해 단면형상의 높이와 폭의 치수를 변화시키며 해석을 진행하였다. 이를 통해, 일체형 판재 도어 임팩트의 최적의 단면 형상을 제안하였다.