• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.27-35
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• 2003

쉘의 기하 모델링과 해석은 각각 다른 배경과 목적을 가지고 발전되어 왔다. 따라서 기하 모델링과 해석을 통합한 설계 도구를 만들기에 기존의 방법은 적절하지 않다. 본 연구에서는 기하 모델링과 해석, 최적 설계를 통합한 개념을 제시한다. 이것은 B-스플라인 곡면의 표현방법에 기초를 두고 있다. 기하학적으로 정확한 쉘 유한요소를 도입하였으며, 최적 설계 부분에서는 곡면의 조정점을 설계변수로 택하였다. 또한 설계 민감도를 계산하기 위해서 준해석적 방법을 사용했고, 이를 바탕으로 순차적 선형계획법을 이용해 곡면의 형상 최적화를 수행하였다. 이렇게 개발된 통합설계 개념은 곡면의 모델링과 해석에 적합한 도구로 이용될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-10
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• 2005

비정렬 격자계에서 continuous adjoint 방정식을 사용하여 제자리 비행을 하는 헬리콥터 로터 블레이드에 대한 공력 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 효율적인 민감도 계산을 위해 회전좌표계에서 continuous adjoint 민감도 해석 기법을 유도하였다. 설계과정의 반복적인 수치계산의 효율을 높이기 위해서 영역 분할 기법에 기반을 둔 병렬처리 기법을 도입하였다. 끝단 와류의 정확한 포착을 위해서 끝단와류를 따른 격자적응을 수행하였다. 이러한 방법은 Caradonna와 Tung의 실험형상 및 UH60 헬리콥터 로터 블레이드의 공력 최적설계에 적용되었으며, 본 연구에서 사용된 최적설계 기법을 이용하면 일정한 추력을 유지하면서 요구동력을 현저하게 줄일 수 있음을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권3호
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• pp.645-652
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• 2000

A method for shape design sensitivity analysis is proposed utilizing commercial software ANSYS for thermal conduction problems. While the sensitivity formula is derived analytically by introduing adjoint variable concept, sensitivity calculation in practice as well as the primal and adjoint solution of thermal conduction is performed using the ANSYS very easily. Since the formula always takes boundary integral form, sensitivity evaluation in ANSYS requires a little more addition of post-processing routine which involves evaluation of boundary variable from the obtained solution. Though the BEM has been used as a better tool for this purpose, the present study shows it can also be calculated using any kind of analysis code such as ANSYS since the formula is based on analytic nature. Therefore the present study provides a new and efficient way of optimization which was not possible before using commercial software. The usefulness of the method is illustrated via a weight minimization problem of thermal diffuser.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.77-95
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• 2023

본 연구에서는 반복 설계를 통한 틸트 + 정지로터형 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL)의 개념설계를 수행하였다. 현대자동차의 S-A1을 기준 형상으로 하여 도심항공모빌리티(UAM)의 개념을 사용하여 임무 형상을 정의하고 OpenVSP, XFLR5 소프트웨어를 사용하여 형상 설계와 공력해석을 수행하였다. 설계된 형상을 바탕으로 필요 동력을 추정한 뒤 배터리의 요구성능과 최대 이륙 중량(MTOW)을 계산하였다. Microsoft Excel과 Visual Basic Application을 사용해 반복적으로 계산하였으며, 이 과정에서 전기모터의 중량 추정식을 새롭게 고안하였다. 또한 자동화된 프로그램을 이용하여 eVTOL의 설계변수별 민감도 분석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.141-152
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• 2007

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.301-309
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• 1995

Shape optimal design of an excavator boom to minimize weight can be formulated as a nonlinear programming problem with an automesh refinement carried out by using the finite element method. The design variables are the radii and the coordinates of the circle to describe the excavator boundary shape. In addition to the displacement and stress constraints, geometric constraints are imposed such that the nodes cannot cross the certain range. The optimum design is obtained by using the PLBA nonlinear programming code. The sensitivity derivatives are calculated using the semi-analytical scheme. Numerical results of an excavator boom show potential for weight reduction of 4.4%(65.6 kgf) when considering the displacement, stress and geometric constraints.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.63-71
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• 2006

본 연구에서는 민감도 해석을 이용하여 전단벽-골조 구조시스템의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 강성최적설계방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 먼저 골조와 전단벽요소 사이의 변위자유도 적합성 문제를 해결하기 위한 요소강성행렬을 구성하며, 또한 수학적계획법의 일반성을 유지하면서도 큰 규모의 문제도 효율적으로 다를 수 있는 근사화 재념을 도입하여 횡변위 구속조건식을 설정한다. 아울러 전단벽 및 골조부재의 단면특성 관계식을 설정함으로써 설계변수의 수를 줄여주고, 이를 이용하여 강성행렬도함수의 산정을 용이하게 한다. 특히 골조의 경우 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 최적설계결과에서 구해진 단면특성에 따라 부재단면크기를 산출하고, 전단벽은 사용자의 의도에 따라 두께 또는 부재길이를 재산정하는 방안을 강구한다. 이와 같이 제시된 강성최적설계기법의 효용성을 검토하기 위해 두 가지 형태의 20층 전단벽-골조 구조물의 예제가 고려된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.45-60
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• 2010

막 구조물의 비선형 문제는 많은 연구자들에 의해 연구가 있었고 현재 또한 많은 연구가 이루어지고 있다. 막 구조물은 해석방법에 따라 그 수렴성이 민감하게 반응하기 때문이다. 이러한 비선형 문제는 매우 복잡하고 정교한 연구가 수반되어야 하며 고도의 기술을 필요로 하기 때문에 해석방법에 대한 접근이 초기형상결정단계부터 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 해석할 때에 발생하는 해의 발산과 면재의 쏠림 현상에 대한 해결책으로 막 구조물 설계 시에 많이 사용되는 삼각형 평면요소에 대해서 선재로 치환하여 해석하는 방법을 제안하고, 카테나리 예제를 대상으로 해석을 수행하여 해의 수렴성 및 신뢰도를 고찰한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.89-89
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• 2004

결정적인 알고리즘과 입력정보의 사용은 평가된 해석과 실제 시스템 값과의 차이로 잘못된 결론을 이끌지도 모른다. 실제 시스템은 대부분 각각의 입력 매개변수들(input parameters)과 관계된 넓은 공차 영역(tolerance band)을 가지고 있어서 입력정보로 하나의 단일한 값을 할당하는 것이 어렵다. 단일 입력에 대한 한가지 해는 변동의 이해 없이 제한된 값이라는 것을 인식할 필요가 있는데 대개 결정론적 설계는 형상과 관련된 치수변동, 항복강도나 부재의 밀도, 탄성계수와 같은 재료 물성치의 불확실성(uncertainty)과 시스템에 작용하는 하중의 변동 등을 직접 고려하지 않고 설계를 수행하기 때문에 수용할 수 있는 오차의 범위 안에서 시스템의 응답을 정확히 평가하기가 쉽지 않았다.(중략)

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.97-104
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• 2012

하이퍼볼릭 쉘로 구성된 냉각탑에서 쉘의 형상은 풍하중에 대하여 냉각탑 전체의 동적 거동에 민감하게 응답한다. 이에 따라 냉각탑 설계 시 기하형상의 결정은 매우 중요하며 일반적으로 고유진동수를 기반으로 하여 산정한다. 본 연구의 목적은 냉각탑 쉘의 구조적 거동에서 형상변수가 미치는 영향을 파악하고자 한다. 기존의 냉각탑 형상변수를 변화시켜 32개의 모델을 선정하였고 이를 1차 고유진동수를 기반으로 하여 분석한 후, 3개의 대표적인 형상을 선택하여 선형 해석을 수행하였다. 그 결과, 전체적으로 작은 반지름을 가지는 기하형상이 높은 1차 고유진동수를 나타내고 풍하중에 대하여 덜 민감한 시스템이 되는 것을 알 수 있었다.