• 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.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권2호
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• pp.197-206
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• 2000

A boundary integral equation method in the shape design sensitivity analysis is developed for the elasticity problems with axisymmetric non-homogeneous bodies. Functionals involving displacements and tractions at the zonal interface are considered. Sensitivity formula in terms of the interface shape variation is then derived by taking derivative of the boundary integral identity. Adjoint problem is defined such that displacement and traction discontinuity is imposed at the interface. Analytic example for a compound cylinder is taken to show the validity of the derived sensitivity formula. In the numerical implementation, solutions at the interface for the primal and adjoint system are used for the sensitivity. While the BEM is a natural tool for the solution, more generalization should be made since it should handle the jump conditions at the interface. Accuracy of the sensitivity is evaluated numerically by the same compound cylinder problem. The endosseous implant-bone interface problem is considered next as a practical application, in which the stress value is of great importance for successful osseointegration at the interface. As a preliminary step, a simple model with tapered cylinder is considered in this paper. Numerical accuracy is shown to be excellent which promises that the method can be used as an efficient and reliable tool in the optimization procedure for the implant design. Though only the axisymmetric problem is considered here, the method can be applied to general elasticity problems having interface.

• 한국지구과학회지
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• 제34권7호
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• pp.669-680
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• 2013

한반도 동남 지역에서 고농도 오존이 발생한 사례에 대해 $NO_x$에 대한 오존의 수반민감도를 살펴보았다. 사례일에 지배적이었던 국지 순환과 고농도 오존을 모의하기 위해 WRF-CMAQ 모델을 사용하였다. 수반민감도 분석을 위해 CMAQ의 수반 모델을 적용하였다. 본 연구의 목적은 고농도 오존에 주변지역이 미친 영향을 살펴본 수용지 중심의 민감도 분석이다. 또한, 행정 구역별 기여도를 정량적으로 산정하였는데, 대구를 수용지로 하는 민감도 분석 결과 영향지역은 대구에 인접하여 포항으로 이어지는 영역과 남동쪽으로 떨어진 넓은 지역으로 나타났다. 첫 번째 영역은 고농도 사례일 당일에 배출된 $NO_x$의 민감도가 주로 나타났고 두 번째 영역은 전 날 배출에 의한 영향이었다. 반면, 부산을 수용지로 한 경우 사례일 당일 주간의 해풍의 영향으로 같은 날의 $NO_x$ 배출 효과 보다는 전 날 배출되었던 농도에 대한 민감도가 더 중요하였다. 민감도 영향지역에 대한 단면도 분석 결과 지표부근의 $NO_x$ 수송과 함께 상층에서 이류되는 영향도 중요하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.99-104
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• 2008

본 연구에서는 신경망에 기반한 불확실성 모델을 이용하여 전투기 날개 형상의 강건 최적 설계를 수행하였다. 불확실성 모델을 구축하기 위하여 공력성능과 이들의 민감도 정보를 중심합성법으로 선정된 실험점에서 구하였으며, 이 때 3차원 오일러 방정식과 adjoint변수방법이 사용되었다. 또한 비선형성 모사능력이 뛰어난 신경망모델을 이용함으로써 공력성능계수의 민감도 정보를 효율적이고 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 이와 같은 방법으로 구하여진 강건 최적 설계 결과로부터, 불확실성 모델의 변동과 신뢰도 수준의 변화가 증가할수록 목적함수 및 제약조건에 대한 강건성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1852-1860
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• 1991

본 연구에서는 연구대상을 주어진 구조물 형상에서 경계조건의 변화에 따른 현상 설계민감도, 특히 하중경계조건의 변화에 따른 구조물의 변형에 주안점을 두었다. 이 연구결과는 가공물의 지지위치에 따른 가공면의 변형정도 향상 및 접촉문제 해석등 에 응용이 가능하다. 유도된 민감도가 정확함을 입증하기 위하여 예제로서 하중경계 조건의 변화에 따른 범함수로 정의된 변형의 변화량을 예측하는 문제를 선정하였다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.425-431
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• 2015

본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제56권5호
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• pp.871-897
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• 2015

This paper presents a novel method based on sensitivity of structural response for identifying both the system parameters and input excitation force of a bridge. This method, referred to as "Adjoint Variable Method", is a sensitivity-based finite element model updating method. The computational cost of sensitivity analyses is the main concern associated with damage detection by these methods. The main advantage of proposed method is inclusion of an analytical method to augment the accuracy and speed of the solution. The reliable performance of the method to precisely indentify the location and intensity of all types of predetermined single, multiple and random damages over the whole domain of moving vehicle speed is shown. A comparison study is also carried out to demonstrate the relative effectiveness and upgraded performance of the proposed method in comparison to the similar ordinary sensitivity analysis methods. Moreover, various sources of error including the effects of noise and primary errors on the numerical stability of the proposed method are discussed.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.158-164
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• 2006

본 논문에서는 시간 영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계 민감도법(design sensitivity analysis)을 이용하여 미지의 유전체 산란체(dielectric scatterer) 복원을 위한 역산란 문제(inverse scattering)의 새로운 해석 기법을 제안하였다. 본 연구에서는 빠른 수렴을 위하여 목적 함수의 도함수를 이용한 설계 민감도법을 도입하였고, 시간 영역 유한차분법으로부터 직접 설계 민감도 수식을 도출하였다. 해석의 효율성을 위하여 보조 변수법(adjoint variable method)을 도입하여 보조 변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대 경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 미지의 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^z$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권8호
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• pp.1102-1108
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• 2002

In this study, a topological design sensitivity of the ai. bearing surface (ABS) is suggested by using an adjoint variable method. The discrete form of the generalized lubrication equation based on a control volume formulation is used as a compatible condition. A residual function of the slider is considered as an equality constraint function, which represents the slider in equilibrium. The slider thickness parameters at all grid cells are chosen as design variables since they are the topological parameters determining the ABS shape. Then, a complicated adjoint variable equation is formulated to directly handle the highly nonlinear and asymmetric coefficient matrix and vector in the discrete system equation of air-lubricated slider bearings. An alternating direction implicit (ADI) scheme is utilized for the numerical calculation. This is an efficient iterative solver to solve large-scale problem in special band storage. Then, a computer program is developed and applied to a slider model of a sophisticated shape. The simulation results of design sensitivity analysis (DSA) are directly compared with those of FDM at the randomly selected grid cells to show the effectiveness of the proposed approach. The overall distribution of DSA results are reported, clearly showing the region on the ABS where special attention should be given during the manufacturing process.