• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.127-134
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• 2004

In this paper, using an adjoint variable method, we develop a design sensitivity analysis (DSA) method applicable to heat conduction problems in steady state. Also, a topology design optimization method is developed using the developed DSA method. Design sensitivity expressions with respect to the thermal conductivity are derived. Since the already factorized system matrix is utilized to obtain the adjoint solution, the cost for the sensitivity computation is trivial. For the topology design optimization, the design variables are parameterized into normalized bulk material densities. The objective function and constraint are the thermal compliance of structures and allowable material volume, respectively. Through several numerical examples, the developed DSA method is verified to yield very accurate sensitivity results compared with finite difference ones, requiring less than 0.3% of CPU time far the finite differencing. Also, the topology optimization yields physical meaningful results.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.327-334
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• 2005

In this paper, using an adjoint variable method, we develop a design sensitivity analysis (DSA) method applicable to 3-Dimensional heat conduction problems in steady state. Also, a topology design optimization method is developed using the developed DSA method. Design sensitivity expressions with respect to the thermal conductivity are derived. Since the already factorized system matrix is utilized to obtain the adjoint solution, the cost for the sensitivity computation is trivial. For the topology design optimization, the design variables are parameterized into normalized bulk material densities. The objective function and constraint are the thermal compliance of structures and allowable material volume, respectively, Through several numerical examples, the developed DSA method is verified to yield efficiency and accurate sensitivity results compared with finite difference ones. Also, the topology optimization yields physical meaningful results.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권6호
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• pp.584-589
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• 2009

As the automobile energy efficiency stands out an important matter of interest, the magnetic engine valve system receives attention. It has an advantage of no engine power leakage in opening and closing the valve. Moreover, it generates much bigger force than the piezo actuator system, so it can be a good alternative system of the cam and camshaft system. However, since the valve system is not light enough, it is necessary to make its weight reduce. In this study, topology optimization is applied to find the optimal shape of the armature in a magnetic valve system combined with the finite element analysis for the magnetic field analysis. The result is used to obtain a concept design. The adjoint variable method is employed in order to calculate the design sensitivity of the magnetic driving force in the armature component mostly to reduce the computational time during the repeated sensitivity calculation. The sequential linear programming is employed for the optimization algorithm.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.137-144
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• 1985

본 연구에서는 구조물 최적 설계시 필수적인 설계민감도 해석을 의사변분법을 도입하여 유한차원 구조물에 적용함으로써 구조물 최적설계를 기존의 방법보다 훨씬 간편하게 할 수 있음을 보인다. 정하중하에서 제약조건의 주종을 이루고 있는 변위 및 응력의 제약조건에 대하여 설계민감도 해석 및 그 수치해를 구하며 나아가 최적화 알고리리즘을 사용하여 최적설계가 효율적으로 수행됨을 입증한다. 유한차원 구조물인 트러스의 적당한 경계조건, 하중조건 및 제약조건하에서 구조물의 무게를 최소화 시키는 최적설계 문제를 고려한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.297-303
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• 2014

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.535-541
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• 2010

본 연구에서는 정상상태의 비선형 열탄성 문제에 대하여 탄성 계수 및 열전도 계수에 대해서 보조변수법을 이용한 연속체 기반의 설계민감도 방정식을 유도하였고, 온도와 변위장이 연성된 보조방정식을 정의하여 효율적으로 설계민감도 해석을 수행하여 위상 최적설계에 적용하였다. 수치 예제를 통하여 열탄성 문제에서 위상 최적설계가 갖는 요소망 의존성을 살펴보았다. 또한 열 하중이 지배적인 경우와 기계적 하중이 지배적인 경우를 비교하여 다중 물리 연성문제에서 위상 최적설계가 갖는 하중에 대한 의존성을 고찰하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제35권4호
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• pp.435-447
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• 1999

It is main objective of this approach to present a method to analyse stochastic design sensitivity for problems of structural dynamics with randomness in design parameters. A combination of the adjoint variable approach and the second order perturbation method is used in the finite element approach. An alternative form of the constant functional that holds for all times is introduced to consider the time response of dynamic sensitivity. The terminal problem of the adjoint system is solved using equivalent homogeneous equations excited by initial velocities. The numerical procedures are shown to be much more efficient when based on the fold superposition method: the generalized co-ordinates are normalized and the correlated random variables are transformed to uncorrelated variables, whereas the secularities are eliminated by the fast Fourier transform of complex valued sequences. Numerical algorithms have been worked out and proved to be accurate and efficient : they can be readily adapted to fit into the existing finite element codes whose element derivative matrices can be explicitly generated. The numerical results of two cases -2 dimensional portal frame for the comparison with reference and 3-dimensional frame structure - for the deterministic sensitivity analysis are presented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.37-43
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• 2010

본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
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• pp.208-208
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• 2006