• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.18 no.3
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• pp.255-263
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• 2005

This paper proposes an efficient boundary-based technique for the shape design sensitivity analysis in various disciplines. An analytical sensitivity formula in the form of a boundary integral is derived based on the continuum formulation for a general functional defined in the problems. The formula can be conveniently used for gradient computation in a variety of shape design problems. The advantage of using a boundary-based method is that the shape variation vectors are needed only on the boundary, not over the whole domain. The boundary shape variation vectors are conveniently computed by using finite. Perturbations of the shape geometry instead of complex analytical differentiation of the geometry functions. The potential flow problems and fillet problem are chosen to illustrate the efficiency of the proposed methodology.

• Geotechnical Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.5-20
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• 1991

동하중을 받는 진동기계기초의 동적해석을 수행하기 위해서는 지반의 임피던스함수의 적절한 산 출이 필수적이며, 회전기계 -기초 -지반의 상호작용이 고려된 동적해석이 요구된다. 이제까지 지 반의 임퍼던스함수는 주로 원형기초에 한하여 제시되어 왔으나, 기초의 형상은 실제로 지반의 임퍼 던스함수에 중요한 역할을 한다. 그러므로 본 연구에서는 여러가지 형상 및 매립된 기초에 적용할 수 있는 임퍼던스함수를 제시하였다. 그리고, 제시된 임퍼던스함수를 바탕으로, 회전기계 -기초- 지반의 상호작용이 고려된 동적해석을 수행할 수 있는 프로그램을 개발하였으며, 개발된 프로그램 을 이용하여 예제해석을 통하여 각종 임피던스함수의 적용에 따른 기계기초의 응답을 비교 검토하였다. 본 연구의 주된 결론은 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 주파수독립 임퍼던스함수와 주파수종속 임피던스함수를 이용한 결과를 비교해 볼 때,수평방 향과 회전방향에 대해서는 동적응답이 커다란 차이를 보이지 않으나, 연직방향 운동에 대해서는 상 당한 차이를 보인다. 2) 표면기초와 매립기초를 비교해 본 결과, 매립기초에 있어서 수평방향과 회전방향에 있어서는 동적응답이 거의 일정한 간에 도달하므로 기초가 어느 정도 매립된다면 안전측에 들어간다고 볼 수 있다. 그러나, 연직방향에 있어서는 매립여부에 따라 상당한 차이를 보인다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.18 no.2
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• pp.113-121
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• 2005

In order to resolve a common numerical integration inaccuracy of meshfree methods, we introduce an improved natural clement method called Petrov-Galerkin natural element method(PG-NEM). While Laplace basis function is being taken for the trial shape function, the test shape function in the present method is differently defined such that its support becomes a union of Delaunay triangles. This approach eliminates the inconsistency of tile support of integrand function with the regular integration domain, and which preserves both simplicity and accuracy in the numerical integration. In this paper, the validity of the PG-NEM is verified through the representative benchmark problems in 2-d linear elasticity. For the comparison, we also analyze the problems using the conventional Bubnov-Galerkin natural element method(BG-NEM) and constant strain finite clement method(CS-FEM). From the patch test and assessment on convergence rate, we can confirm the superiority of the proposed meshfree method.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.4
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• pp.127-135
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• 1984

This paper considers the problem of optimum shaping of steel arches subjected to general loading. The weight of arches is considered as the objective function and the appropriate combinations of section forces, material volume, arc length, and closed section area of arches are considered as the stress constraints. The shape optimization problems are formulated in terms of the design variables of sectional areas of each element. First the cost sensitivity of the design is investigated. Then the investigation comprises the search for the optimum arch form as well as the optimum area distribution along the arch. Two spaces of shape optimization algorithm will be treated, the first space corresponding to the section optimization by the Modified Newton Raphson Method, and the second space to the coordinate optimization by the Powell Method. The optimization algorithm is evaluated and the optimum span-rise ratios for the given arches are evaluated.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.304-307
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• 2009

본 논문에서는 3차원 모델링을 이용하여 원공을 갖는 알루미늄 판의 패치 보강효과에 대해 알아보고자 한다. 구조물의 노후화로 인해 높은 응력을 받는 부재의 응력 특이점에서 내구력이 급격하게 저하되거나 때로는 부재의 정적파괴를 유발시키는 원인을 제공한다. 이로 인해 과거에는 손상된 모재에 보강 재료를 연결시키기 위하여 리벳 또는 볼트와 같은 기계적 연결을 통해 보강하였으나 최근에는 접착패치보강 기법이 그 주류를 이루고 있다. 패치 보강시 일면 패치 보강으로 인하여 면외 휨 효과가 발생된다. 판의 두께 방향에 따른 응력집중계수를 별도로 분석하였다. 기존의 3차원 솔리드 요소는 해의 정확성은 뛰어난 반면에 상당한 컴퓨터 시간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 본 논문에서는 각 층의 변위장을 2차원 형상함수와 1차원 형상함수의 조합으로 구성하여, 면내거동에 대한 p-세분화와 면외거동에 대한 p-세분화를 분리시키는 방식을 취한다. 또한, 에너지 함수의 적분시 Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 절점의 위치에서의 응력점을 구하는 경우, 외삽과정을 계산하는 단계를 생략하면서도, 해의 정확성 측면에서는 거의 차이가 없기 때문에 좀 더 효율적인 수치적분이 될 수 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.4
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• pp.475-484
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• 2000

In this paper, new additional nonconforming modes for the improvement of bending behavior in the distorted 8 node hexahedral element and their effective modification method are studied. The rotational degrees of freedom are introduced by using a functional in which the rotations are independent variables. In an element formulation, the same interpolations are used in displacement and rotation fields, but nonconforming modes we applied only in displacement fields. To verify the developed element various numerical tests are carried out and test results show good behavior.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.660_661
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• 2009

본 논문에서는 유한 요소법에 기반을 둔 최적설계 이론과 상용 시뮬레이션 프로그램인 COMSOL의 인터페이스를 활용하여 전기 기기의 최적설계를 수행하였다. 전기기기의 최적설계를 위한 형상 정보는 통상적으로 해석용으로만 사용되는 COMSOL 프로그램의 CAD 기능을 통해 추출하였다. 초기형상에 대해 민감도해석을 적용해 계산된 민감도를 바탕으로 설계변수를 변화시키며 반복적인 계산을 수행하고 최적 형상을 도출하였다. 논문에서 정한 설계목표에 맞추어 모델의 목적함수를 정의하고, 최종 결과를 초기형상과 비교했을 때 설계 목표치에 대한 오차가 감소하고 목적함수가 수렴하는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.60.1-60.1
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• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.635-638
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• 2011

유한요소법은 편미분방정식(Partial Differential Equation)의 수치적 근사 해를 구하기 위한 가장 일반적이고 효율적인 방법으로 다양한 공학 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 유한요소법의 해석은 연속적인 범위를 가지는 문제를 여러 개의 요소로 나누어 다항식의 형상함수를 만들게 되며 결과적으로 근사 해를 구하게 된다. 이때 해석의 정확성을 높이기 위하여 형상함수의 차수를 높이고 요소의 개수를 늘리게 되면, 이에 따른 수치 계산량의 급격한 증가로 인해 수치해석의 효율성은 떨어지게 된다. 이를 보완하기 위해 유한요소법에 영역분할기법을 적용하여 병렬해석을 수행하면 해의 정확성과 효율성을 동시에 높인다. 병렬해석을 수행하는데 있어서 클러스터의 구조적 특성은 해석의 효율성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 일반적인 모델에 대하여 병렬해석의 수행을 통하여 클러스터의 구조적 특성이 병렬해석의 효율성에 미치는 영향에 대해 확인한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.419-429
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• 1992

본 연구에서는 면외 변형이 가능한 평면 곡선보에 수정 형상함수를 적용하여 탈락성 및 지속성 에너지에 포함된 가성구속에 의한 수치해의 거동을 고찰함과 동시에, 가성구속에 의한 오차 발생 요인이 제거된, 면외 변형이 가능한 평면 곡선보의 선형 요소를 제안하고자 한다.