• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2011

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐에서 나타나는 유동의 과소 과대팽창 문제를 최적화 기법을 이용하여 비대칭형상을 포함해 설계함으로써 개선시키고자 하였다. 노즐 형상 설계를 위해 8개의 설계변수를 설정하였으며 목적함수로는 후류 영역 출구까지의 정효율이 최대가 되도록 하였다. 최적화에는 iSIGHT-FD가 사용되었으며 근사최적화를 위한 방법으로는 Radial Basis Function을 이용하였다. 노즐유동의 계산에는 상용 코드인 FLUENT 6.3을 사용하였으며 개선된 노즐의 정효율은 기존 대비 1.35% 증가하였고 손실계수는 19.85% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.1-10
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• 2011

본 논문은 등가정하중을 이용하여 단조공정의 예비성형체 및 빌렛의 형상설계를 위한 최적화 방법을 제안한다. 단조공정에서 예비성형체의 형상은 최종 성형품의 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구는 빌렛 및 예비성형체의 형상을 설계하기 위하여 등가정하중법을 사용하였다. 등가정하중법은 비선형 동적하중을 등가정하중으로 변환하고 여기서 구한 등가정하중을 이용하여 선형 응답 최적화를 수행하는 방법이다. 설계변수의 갱신은 선형 응답 최적화와 비선형 해석을 통하여 이루어진다. 본 논문에 포함된 예제는 원하는 단조품의 생산을 위한 최적의 예비성형체와 빌렛의 형상을 도출하여 제안한 방법의 유용성을 검증한다. 비선형 해석과 선형 응답 최적화는 각각 LS-DYNA와 NASTRAN을 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.223-231
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• 2019

정전기 문제에 대한 연속체 기반 설계 민감도 해석(DSA) 방법을 해석적으로 유도하였다. 고차 항을 포함한 목적 함수를 고려하기 위해 해석 및 DSA 방법을 위해 9 노드 유한요소법 기반 함수를 형상 함수로 사용하였다. 최적화 과정에서의 설계 변수를 B- 스플라인 함수로 매개 변수화하여 비현실적인 형상이 아닌 부드러운 경계를 가진 최적 형상을 얻을 수 있었다. 유한요소법을 이용한 최적화 과정에서 일반적으로 발생하는 메쉬 얽힘 문제를 해결하기 위해 메쉬 균일화 기법을 사용하였다. 이 기법은 디리쉴릿 에너지 범함수를 최소화함으로써 메쉬 균일성을 자동으로 얻을 수 있게 한다. 몇 가지 수치 예제들을 통해 DEP 힘을 최대화하기 위한 평행판의 최적 형상을 얻어낸다. 이를 기존에 실험적으로 검증된 평행판의 최적 형상과 비교하여 그 특성을 논의하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.897-904
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• 2012

강선설계문제는 실수형 설계변수인 형상변수와 정수형 설계변수인 강선의 개수로 이루어져 있다. 또한, 탄이 강선의 통과하는 거동을 표현하기 위하여 비선형 유한요소 해석을 사용하므로 많은 해석시간이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 실험계획법 기반의 효율적인 강선설계 방법을 제안한다. 첫 번째로, 3 개의 형상변수와 1 개의 정수형 변수를 포함하는 4 개의 설계변수에 대해서 보스의 직교배열표를 사용하여 25 개의 실험점을 생성한 후 각 실험점에 대해서 비선형 유한 요소 해석을 수행한다. 다음으로는 포열에서 탄이 탈출할 때의 탄의 속도와 각속도를 만족시키는 동시에 탄의 저항력을 최소화 하기 위해서 가상설계개념을 수행한다. 제안하는 가상설계개념은 설계 목적과 제약조건 그리고 효과분석을 포함하는 범함수로 생성된다. 마지막으로 가상설계개념으로부터 주어지는 새로운 설계는 초기 설계보다 나은 결과를 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.95-109
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• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 Mode분할기법(分割技法)을 이용(利用)하여 아치구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)에서는 아치리브를 유한개(有限個)의 직선부재(直線部材)로 구성(構成)되어 있는 것으로 하고 상관방정식(相關方程式)과 허용응력(許容應力) 및 좌굴제약(挫屈制約)까지 포함(包含)하여 2골절(滑節)아치와 양단고정(兩端固定)아치의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있도록 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第) 1단계(段階)(level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 근사화(近似化)한 아치구조물(構造物)의 강성도행렬(剛性度行列)(stiffness matrix)과 기하강성도행렬(幾何剛性度行列)(geometric stiffness matrix)관계(關係)로부터 Ray leigh-Ritz법(法)으로 좌굴하중(挫屈荷重)을 구(求)하고, 설계공간법(設計空間法)에 의한 감도해석(感度解析)으로 부재력(部材力)을 근사화(近似化)함으로써 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있었다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)로 택(擇)하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力) 및 설계변수( 設計變數) 상(上) 하한치제약(下限値制約)을 부과(附課)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 2단계(段階)(level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 함으로써 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 알고리즘을 아치구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과(結果) 본(本) 연구(研究)는 아치구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애(拘碍)받지 않고 최적해(最適解)에 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 아치구조물(構造物)의 최적형상(最適形狀)은 제약조건식(制約條件式)에 따라 상이(相異)하였으며 중량(重量)은 제약조건식(制約條件式) 및 아치의 형상(形狀)에 따라 다소(多少)의 차이(差異)는 있으나 형상최적화(形狀最適化)로 17.7%-91.7%까지 감소(減少)시킬 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.358-363
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• 2017

직격 요격체를 탑재한 대공 방어체계에서 요격 확률을 높이기 위해서는 이를 구성하는 탐지 및 추적 시스템으로부터 유도탄까지 매우 복잡하고 다양한 부 체계를 포함하는 시스템 수준의 최적화를 통해 접근해야 한다. 전체 시스템 최적화 문제의 복잡성을 완화하기 위하여, 부체계간의 상호 관계를 적절히 단순화함으로써 시스템의 최적 성능을 달성하기 위한 설계 방안을 제시하였고, 이를 통하여 시스템의 요구로부터 DACS 형상설계로 연계되는 변수를 확인하였다. 이 요구 변수로부터 DACS의 형상설계를 위한 개념적 접근 방법에 대해 소개 하였고, 보다 높은 성능으로 만족시키기 위한 설계 방법에 대해 제안하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.649-656
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• 2013

고양력장치는 항공기의 이착륙 및 실속성능에 큰 영향을 미친다. 그러므로, 이 논문에서는 주어진 2차원 플랩 형상에 대하여 가장 최적화된 플랩 위치와 변위각을 얻는 슬롯티드 플랩 설계 최적화 프로세스을 제안하였다. 플랩 변위각 및 Gap, Overlap을 양력을 증가시키는 주요 변수로 생각하였고, 정확한 해석결과를 위해 공력해석 소프트웨어로 ANSYS Fluent 13.0.0$^{(R)}$을 사용하였다. 최적화된 형상은 SQP(Sequential Quadratic Programming) 알고리즘을 통해 도출됐으며, 최적화된 플랩과 함께 ADSP(Aircraft Design Synthesis Program) in-house 성능해석 코드를 사용하여 항공기의 성능을 시험하였고, 이착륙 거리, 실속속도 등의 성능변수들이 KAS-VLA 인증규정을 만족하는 결과를 얻었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.39-46
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• 1993

양질의 근사화 방법을 이용하여 형상최적설계의 효율성을 증진시킬 수 있는 방법들을 개발하기 위한 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 3차원 구조물의 형상적설계를 수행하기 위해 형상변수에 대한 절점력들의 Taylor급수 전개에 근거를 둔 효율적인 근사화 방법을 제안하였다. 수치예로서 캔틸레버보와 양단고정보를 취하여 제안된 방법에 의해 최적형상을 구하였다. 제안된 방법에 의해 얻어진 결과를 기 발표된 다른 방법들의 결과와 비교하여 효율성 및 수렴성에 관해 비교하였다. 그 결과 최적화를 위한 총 구조해석의 수가 크게 줄어들었고, 단면최적화만의 경우와 거의 같은 정도의 효율성을 갖게 됨을 알 수 있었다. 또한 최적형상을 얻기위해 적용된 다항식에 의한 경계표현기법은 최적형상을 얻기위한 유용한 방법임을 알 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.90-95
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• 2016

본 연구에서는 교육 및 연구를 위한 CFD 해석 프로그램인 EDISON_CFD 프로그램을 이용하여 화물 트럭의 후면부 형상변화에 따른 공력특성을 분석해보았다. 먼저 추가적인 부착물을 장착하지 않은 기본적인 형상의 화물트럭의 공력특성을 확인 후, 후면부에 여러 형상의 Boat tail(보트 테일)과 전면부에 Cap-roof fairing(캡루프 페어링)이 부착된 형상을 해석하여 트럭이 받는 항력 감소를 통해 최적형상을 찾아가는 연구를 수행하였다. Cap-roof fairing이 부착된 형상에서 $15^{\circ}$의 특성길이가 0.3인 Boat tail에서 가장 좋은 항력 감소 효과를 얻을 수 있었다. Cap-roof fairing의 경우 6%의 항력 계수 감소를 보였고, Boat tail에서 20%의 항력 계수 감소효과를 관찰할 수 있었다. Boat tail의 각도와 길이를 변수로 하여 여러 해석을 진행한 결과 최적화된 형상을 선정할 수 있었다.