• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.353-358
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• 2018

본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

• Computers and Concrete
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• 제32권4호
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• pp.351-363
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• 2023

Reducing the self-weight of reinforced concrete structures problem is discussed in this paper by using two types of self-weight reduction, the first is by using lightweight coarse aggregate (crushed brick) and the second is by using styropor block. Experimental and Numerical studies are conducted on (LWAC) lightweight aggregate reinforced concrete slabs, having styropor blocks with various sizes of blocks and the ratio of shear span to the effective depth (a/d). The experimental part included testing eleven lightweight concrete one-way simply supported slabs, comprising three as reference slabs (solid slabs) and eight as styropor block slabs (SBS) with a total reduction in cross-sectional area of (43.3% and 49.7%) were considered. The holes were formed by placing styropor at the ineffective concrete zones in resisting the tensile stresses. The length, width, and thickness of specimen dimensions were 1.1 m, 0.6 m, and 0.12 m respectively, except one specimen had a depth of 85 mm (which has a cross-sectional area equal to styropor block slab with a weight reduction of 49.7%). Two shear spans to effective depth ratios (a/d) of (3.125) for load case (A) and (a/d) of (2) for load case (B), (two-line monotonic loads) are considered. The test results showed under loading cases A and B (using minimum shear reinforcement and the reduction in cross-sectional area of styropor block slab by 29.1%) caused an increase in strength capacity by 60.4% and 54.6 % compared to the lightweight reference slab. Also, the best percentage of reduction in cross-sectional area is found to be 49.7%. Numerically, the computer program named (ANSYS) was used to study the behavior of these reinforced concrete slabs by using the finite element method. The results show acceptable agreement with the experimental test results. The average difference between experimental and numerical results is found to be (11.06%) in ultimate strength and (5.33%) in ultimate deflection.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.1-10
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• 2011

본 연구는 각 연결부에 대한 수치 해석을 통하여 강재-콘크리트 합성 프레임 구조물의 성능을 조사하였다. 본 연구의 혁신적인 측면은 강재 보와 CFT 기둥의 연결부 사용과 저탄소강과 형상 기억 합금 구성요소의 조합을 활용하는데 있다. 이러한 새로운 연결부의 목적은 지진 후 건물의 손상과 잔류 흐름을 줄이기 위해 고탄성 형상기억합금 인장부에서 발생하는 교정 작용과 저탄소강의 우수한 에너지 분산 능력을 활용하는 것이다. 연결부의 핀, 전체적인 고정 또는 부분 구속으로 모델링을 할 수 없기 때문에 이러한 구조물들의 해석과 설계는 복잡하여 PR-CFT 연결부의 전체적인 거동을 알기 위한 수치해석을 위해 정교한 3차원 솔리드 요소로 구성된 유한해석 모델을 개발하였다. 이러한 유한요소 해석으로 얻은 결과를 바탕으로 스프링 요소를 이용하여 간단한 연결부 모델링을 공식화 시켰다. 반복 하중을 가하여 전체 프레임 구조물의 거동을 확인하였고 3D 유한요소 해석을 통하여 단순 거동을 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.241-249
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• 2004

자동반송 시스템인 천장용 호이스트 이송장치는 천장을 반송공간으로 반도체 웨이퍼를 운반하는 장치이며, 분진이나 소음 및 진동에 대단히 민감하다. 구동부와 레일의 접촉에 의해서 발생되는 마찰, 분진 소음 등의 문제를 최소화시키고 구동부와 이재부의 자중에 따른 구조물 자체의 안정성 검토를 수행하기 위해서 레일의 구조해석 및 최적설계가 필요하다. 본 연구에서는 구동부의 자중에 의한 레일의 기울기를 관심영역으로 설정하고, 변위 및 기울기를 최소화시키기 위해서 위상최적화, 근사 최적화 기법을 도입하여 최적화를 수행하였다. 구조해석은 ANSYS를 이용하였고, 3D 모델링은 Pro/Engineer를 이용하였다. 최적화 알고리즘은 수렴성이 높은 순차 이차 계획법인 PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) 알고리즘을 사용하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권2호
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• pp.138-149
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• 2000

본 논문에서는 유한 고체내 초음파 전파 및 산란 현상의 해석을 위한 다양한 경계요소 모델링 기법이 제시되었다. 박판 재료내 유도초음파 전파에 대한 모드해석을 위해 비균질 적충 박판 구조물에 대한 탄성동역학 경계치 문제가 설정되었으며 이에 대한 수치해로부터 유도초음파의 전파특성을 나타내는 분산곡선이 얻어졌다. 파동 산란시 발생되는 기하학적 복잡성과 모드변환 문제를 수치적으로 모델링하기 위해 탄성 동역학 경계요소법을 적용하였고 이를 박판내 유도초음파의 이론적 직교 모드의 중첩해와 결합시킨 혼합형 경계요소법으로 확장하여 유한 고체내 다중 모드변환의 효율적 모델링법이 제안되었다. 주파수 영역의 수치해로부터 시간 의존 문제의 파동신호 예측을 위해 역 푸리에(Fourier) 변환을 통한 시간 영역 파동산란 신호가 얻어졌다. 이와 함께 실제 초음파 탐상조건에 보다 가까운 파동산란 문제의 모델링을 위해 3차원 경계요소법을 소개하고, 개발중인 3차원 경계요소 프로그램을 이용하여 유한 직경을 갖는 봉재내의 파동 전파를 수치적으로 해석하여 해석해와 비교 검증하였다. 본 논문에서 제시된 탄성파동 모델링 기법은 정량적 비파괴 평가법을 확립하는데 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.459-465
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• 2012

부재 교차 결합부 조건에 따른 초기강성은 고정 조건인 경우와 비교하여 반고정 조건인 경우 33% 작게 나타났으나 부재 교차 결합부 특성에 의하여 재하지점과 3m 떨어진 지점에서는 9% 크게 나타났다. 즉, 고정 조건인 경우 구조물 전체로 하중이 분산되어 재하지점과 떨어진 지점에서는 상대적으로 반고정 조건 구조물의 강성이 높게 나타났다. 기초 조건에 따른 초기 강성은 강관 삽입 기초의 경우에는 고정기초 조건과 비교하여 31% 크게 나타났으며, 휨강성은 20% 높게 나타났다. 인터페이스 요소(beam interface element, BIE) 및 지반요소(3-D solid element)를 사용하여 재하시험 결과를 기반으로 각종 계수를 산정하고 시험조건과 동일하게 수치모델링하여 유한요소해석을 수행한 결과 실험결과와 유사한 구조거동을 나타냈다. 그러나 극한하중 조건에서는 비선형 특성의 발현 등에 의하여 다소 상이한 결과 값을 보였다. 이상의 결과로부터 플라스틱 필름 온실의 설계 및 구조성능 평가에서 절점 및 지점 조건에 대한 임의 또는 과다한 이상화는 구조물의 성능 평가에 적지 않은 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었다. 한편 플라스틱 필름 온실은 세장한 부재로 구성된 유연한 철골 구조물이므로 구조성능 산정에 있어서 좌굴과 함께 대변형 및 지반의 비선형 특성 등을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.451-455
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• 2003

Major concern in modern industry is how to reduce the time and cost for product efficient production. Among many mechanical parts of a satellite, bracket plays an important role to support the load when the satellite is launched to space. so enough strength and stiffness. A designer could add unnecessary material and strength it so as not to fail when it used. But if mechanical part of satellite is over-designed, cost will rise and it also goes against to the aim of lightness. To achieve lightness and enough strength and stiffness, optimization algorithm should be introduced in design process. In this study, conceptual design of bracket is carried out to increase the performance of satellite. Some parameter which could change the weight of this part are selected as design variables. Total weight of bracket is to be minimized while displacement and stress should not exceed limit. Size optimization is done with 3D solid element and PLBA, the RQP algorithm. The weight of 0.262kg of initial model is reduced to 0.241kg after optimization process, so 9.8% of weight reduction is obtained.

• 한국해양바이오학회지
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• 제10권2호
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• pp.34-43
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• 2018

Silicon has become of increasing importance as the basic element of many high-technology products. Its synthesis is very difficult requiring high temperature solid-state reactions (> $1000^{\circ}C$) or lower temperature methods ($100-200^{\circ}C$) involving hydrothermal and solvothermal reactions under extreme pH conditions. In nature, on the other hand, a wide range of living organisms have collectively evolved the means of biosilicification at the astounding rate of gigatons/year. This is impressive because biosilicification in these organisms occurs under mild physiological conditions. Marine sponges possess the ability to sequester soluble silicon sources from their environments and assemble them into intricate 3D architecture. The advent of molecular biology has recently made it possible to glean molecular information about biosilicification from these systems and it turned out that enzyme silicatein is the core of biosilicification. In this review, biosilicification regulated by silicatein and its mechanism are described. Also, production of silicatein through recombinant technology and several applications of recombinant silicatein are described including immobilization of silicatein, formation of Au or Ag nanoparticles on nanowires, nanolithography approaches, core-shell materials, encapsulation, bone replacement materials, and microstructured optical fibers.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.793-802
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• 2024

In the framework of the European project SAMOSAFER, this numerical study focuses on some thermal aspects of the Emergency Draining Tank (EDT) located underneath the core of a Molten Salt Reactor. In case of an emergency, this tank passively receives the liquid fuel salt and is designed to ensure a subcritical state. An important requirement is that the fuel does not overheat to maintain the EDT Hastelloy container integrity. The present EDT is based upon a group of hexagonal cooling assemblies arranged in a hexagonal grid and cooled down thanks to conduction through the inert salt layer up to an air flow in charge of removing the heat. This numerical thermal study relies on a conjugated heat transfer analysis coupling a Finite Element solid thermal code (SYRTHES) and two instances of a Finite Volume CFD codes (Code_Saturne). Calculations on an initial design suggest that a simple center airpipe flow is likely to not sufficiently cool the device. Alternative solutions have been evaluated. Introduction of fins to enhance the heat transfer do not bring a noticeable improvement regarding maximum temperature reached. However, a solution in which the central pipe air flow is replaced by several cooling channels located closer to the fuel is investigated and suggests a better cooling.

• Wind and Structures
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• 제39권1호
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• pp.71-84
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• 2024

The wind-resistant performance of bridges is generally evaluated based on the strip assumption. For the arch rib of arch bridges, the situation is different due to the curve axis and the variable cross-sectional size. In the construction stage, the arch rib supported by a cable system exhibits flexible dynamic characteristics, and the wind-resistant performance attracts specially attention. To evaluate the wind-induced vibration of an arch rib with the maximum cantilever state, the finite element model was established to compute the structural dynamic characteristics. Then, a three-dimensional (3D) fluid-solid coupling analysis method was realized. After verifying the reliability of the method based on a square column, the wind-induced vibration of the arch rib was computed. The vortex-induced vibration (VIV) performance of the arch rib was focused and the flow field characteristics were discussed to explain the VIV phenomenon. The results show that the arch rib with the maximum cantilever state had the possibility of VIV at high wind speeds but the galloping was not observed. The lock-in wind speeds were larger than the results based on the strip assumption. Due to the vibration of arch rib, the frequency of shedding vortices along the arch axis trended to be uniform.