• 대한토목학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.31-44
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• 1983

본연구(本硏究)에서는 OR이나 응용수학분야(應用數學分野)에서 개발(開發)된 기하적(幾何的) 계획법(計劃法)을 탄성이론(彈性理論)에 의(依)한 트러스구조물(構造物)의 최적화(最適化)에 도입(導入)하여 최적화(最適化) 알고리즘으로 적용(適用)하였다. 최적화(最適化) 문제형성(問題形成)에서 목적함수(目的函數)는 중량함수(重量函數), 제약조건식(制約條件式)으로는 축응력(軸應力), 좌굴응력(挫屈應力), 변위(變位), 설계변수(設計變數) 한계제약조건식(限界制約條件式)을 취하였다. 트러스구조물(構造物)의 최적설계(最適設計)에 이 알고리즘을 적용(適用)할 수 있는지의 적용가능성(適用可能性)과 그 효율성(効率性)을 검토(檢討)하기 위하여 절점수(節點數), 부재수(部材數), 극하조건수(戟荷條件數), 설계변수(設計變數)의 초기치(初期値)를 달리한 4종류(種類)의 트러스구조물(構造物)의 최적설계(最適設計)를 실시(實施)하고 그 결과(結果)를 분석(分析)하였다. 연구결과(硏究結果) 최적설계과정(最適設計過程)의 반복회수(反復回數)를 중심(中心)으로 분석(分析)할 때 본연구(本硏究)의 알고리즘은 1~7회(回) 반복과정(反復過程)만으로 Oscillation현상(現像)없이 안정성(安定性)있게 최적해(最適解)에 수감(收歛)하고 있어 본연구(本硏究)의 방법(方法)도 반복회수(反復回數)만을 비교(比較)할 경우 효율적이라는 결론(結論)을 얻었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권8호
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• pp.1195-1208
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• 1997

Bellows is a component in piping systems which absorbs mechanical deformation with flexibility. Its geometry is an axial symmetric shell which consists of two toroidal shells and one annular plate or conical shell. In order to analyze bellows, this study presents the finite element analysis using a conical frustum shell element. A finite element analysis is developed to analyze various bellows. The validity of the developed program is verified by the experimental results for axial and lateral stiffness. The formula for calculating the natural frequency of bellows is made by the simple beam theory. The formula for fatigue life is also derived by experiments. The shape optimal design problem is formulated using multiple objective optimization. The multiple objective functions are transformed to a scalar function by weighting factors. The stiffness, strength and specified stiffness are considered as the multiple objective function. The formulation has inequality constraints imposed on the fatigue limit, the natural frequencies, and the manufacturing conditions. Geometric parameters of bellows are the design variables. The recursive quadratic programming algorithm is selected to solve the problem. The results are compared to existing bellows, and the characteristics of bellows is investigated through optimal design process. The optimized shape of bellows is expected to give quite a good guideline to practical design.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2350-2355
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• 2015

본 연구에서는 축과 베어링으로 구성된 공작기계 주축 설계를 위한 1차원 유한요소 해석을 자동화하기 위한 툴을 개발하였습니다. 객체지향 프로그래밍을 기반으로 하기 때문에, CAD 시스템의 객체를 사용할 수 있습니다. 스핀들 시스템을 정의하기 위한 축의 단면과 베어링 강성과 같은 최소한의 데이터를 입력할 필요가 있으며, 그 데이터를 기반으로 형상 모델을 먼저 만들고, 그리고, 1차원 빔과 스프링 요소로 구성된 유한요소 모델로 변환합니다. 본 툴을 위해서 개발된 사용자 인터페이스는 사용자가 툴과 상호교류할 수 있도록 도와줍니다. 본 툴은 다수의 설계 변경과 그 후에 수행되는 유한요소해석 과정을 자동화함으로써 최소한의 시간과 노력으로 공작기계 주축 시스템의 근사 최적 설계를 발견할 수 있도록 해줍니다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.40-47
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• 2014

우주발사체 최적 설계에 사용될 내탄도 해석 코드를 위한 그레인 Burn-back 연구를 수행하였다. 그레인 Burn-back은 내탄도 해석에 필수적인 그레인의 연소면적의 계산에 사용된다. 최적 설계에 사용될 내탄도 해석 코드는 설계 변수의 변경 및 반복계산을 통해 요구 성능을 만족할 때 까지 반복 계산을 수행한다. 따라서 내탄도 해석에 적용될 Burn-back 해석기법은 설계 변수의 변경이 용이하며 계산시간이 짧아야 한다. 이에 본 연구에서는 Analytical Method를 이용하여 Burn-back 해석코드를 개발하였으며, 그레인 형상에 대해 기하학적 변수를 선정 및 형상 변화에 대해 정리하였다. 개발된 코드는 Numerical Method로부터 산출된 값과 비교하여 검증을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제30권2호
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• pp.109-121
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• 2019

This paper presents the second part of the modeling for the strap combined footings, this part shows a mathematical model for design of strap combined footings subject to axial load and moments in two directions to each column considering the soil real pressure acting on the contact surface of the footing for one and/or two property lines of sides opposite restricted, the pressure is presented in terms of an axial load, moment around the axis "X" and moment around the axis "Y" to each column, and the methodology is developed using the principle that the derived of the moment is the shear force. The first part shows the optimal contact surface for the strap combined footings to obtain the most economical dimensioning on the soil (optimal area). The classic model considers an axial load and a moment around the axis "X" (transverse axis) applied to each column, i.e., the resultant force from the applied loads is located on the axis "Y" (longitudinal axis), and its position must match with the geometric center of the footing, and when the axial load and moments in two directions are presented, the maximum pressure and uniform applied throughout the contact surface of the footing is considered the same. A numerical example is presented to obtain the design of strap combined footings subject to an axial load and moments in two directions applied to each column. The mathematical approach suggested in this paper produces results that have a tangible accuracy for all problems and it can also be used for rectangular and T-shaped combined footings.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.95-109
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• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 Mode분할기법(分割技法)을 이용(利用)하여 아치구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)에서는 아치리브를 유한개(有限個)의 직선부재(直線部材)로 구성(構成)되어 있는 것으로 하고 상관방정식(相關方程式)과 허용응력(許容應力) 및 좌굴제약(挫屈制約)까지 포함(包含)하여 2골절(滑節)아치와 양단고정(兩端固定)아치의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있도록 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第) 1단계(段階)(level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 근사화(近似化)한 아치구조물(構造物)의 강성도행렬(剛性度行列)(stiffness matrix)과 기하강성도행렬(幾何剛性度行列)(geometric stiffness matrix)관계(關係)로부터 Ray leigh-Ritz법(法)으로 좌굴하중(挫屈荷重)을 구(求)하고, 설계공간법(設計空間法)에 의한 감도해석(感度解析)으로 부재력(部材力)을 근사화(近似化)함으로써 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있었다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)로 택(擇)하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力) 및 설계변수( 設計變數) 상(上) 하한치제약(下限値制約)을 부과(附課)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 2단계(段階)(level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 함으로써 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 알고리즘을 아치구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과(結果) 본(本) 연구(研究)는 아치구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애(拘碍)받지 않고 최적해(最適解)에 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 아치구조물(構造物)의 최적형상(最適形狀)은 제약조건식(制約條件式)에 따라 상이(相異)하였으며 중량(重量)은 제약조건식(制約條件式) 및 아치의 형상(形狀)에 따라 다소(多少)의 차이(差異)는 있으나 형상최적화(形狀最適化)로 17.7%-91.7%까지 감소(減少)시킬 수 있다.

• 한국측량학회지
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• 제31권6_2호
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• pp.593-599
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• 2013

China's Mapping Satellite-1, developed by the China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), was launched in three years ago. The data from Mapping Satellite-1 are able to use for efficient surveying and geometric mapping application field. In this paper, we fuse the panchromatic and multispectral images of Changchun area, which are obtained from the Mapping Satellite-1, the one that is the Chinese first transmission-type three-dimensional mapping satellite. The four traditional image fusion methods, which are HPF, Mod.IHS, Panshar and wavelet transform, were used to approach for effectively fusing Mapping Satellite-1 remote sensing data. Subsequently we assess the results with some commonly used methods, which are known a subjective qualitative evaluation and quantitative statistical analysis approach. Consequently, we found that the wavelet transform remote sensing image fusion is the optimal in the degree of distortion, the ability of performance of details and image information availability among four methods. To further understand the optimal methods to fuse Mapping Satellite-1 images, an additional study is necessary.

• 지식경영연구
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• 제20권3호
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• pp.39-47
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• 2019

Response surface methodology (RSM) is a group of statistical modeling and optimization methods to improve the quality of design systematically in the quality engineering field. Its final goal is to identify the optimal setting of input variables optimizing a response. RSM is a kind of knowledge management tool since it studies a manufacturing or service process and extracts an important knowledge about it. In a real problem of RSM, it is a quite frequent situation that considers multiple responses simultaneously. To date, many approaches are proposed for solving (i.e., optimizing) a multi-response problem: process capability function approach, desirability function approach, loss function approach, and so on. The process capability function approach first estimates the mean and standard deviation models of each response. Then, it derives an individual process capability function for each response. The overall process capability function is obtained by aggregating the individual process capability function. The optimal setting is given by maximizing the overall process capability function. The existing process capability function methods usually use the arithmetic mean or geometric mean as an aggregation operator. However, these operators do not guarantee the Pareto optimality of their solution. Moreover, they may bring out an unacceptable result in terms of individual process capability function values. In this paper, we propose a maximin-based process capability function method which uses a maximin criterion as an aggregation operator. The proposed method is illustrated through a well-known multiresponse problem.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권6호
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• pp.663-678
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• 2020

This paper proposes a novel topology optimization method generating multiple materials for external linear plane crack structures based on the combination of IsoGeometric Analysis (IGA) and eXtended Finite Element Method (X-FEM). A so-called eXtended IsoGeometric Analysis (X-IGA) is derived for a mechanical description of a strong discontinuity state's continuous boundaries through the inherited special properties of X-FEM. In X-IGA, control points and patches play the same role with nodes and sub-domains in the finite element method. While being similar to X-FEM, enrichment functions are added to finite element approximation without any mesh generation. The geometry of structures based on basic functions of Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) provides accurate and reliable results. Moreover, the basis function to define the geometry becomes a systematic p-refinement to control the field approximation order without altering the geometry or its parameterization. The accuracy of analytical solutions of X-IGA for the crack problem, which is superior to a conventional X-FEM, guarantees the reliability of the optimal multi-material retrofitting against external cracks through using topology optimization. Topology optimization is applied to the minimal compliance design of two-dimensional plane linear cracked structures retrofitted by multiple distinct materials to prevent the propagation of the present crack pattern. The alternating active-phase algorithm with optimality criteria-based algorithms is employed to update design variables of element densities. Numerical results under different lengths, positions, and angles of given cracks verify the proposed method's efficiency and feasibility in using X-IGA compared to a conventional X-FEM.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.707-716
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• 2006

본 논문에서는 고등해석과 유전자 알고리즘을 이용한 반강접 강뼈대 구조물의 직접설계시스템의 최적화를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘을 사용하였다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 기존의 방법들과 비교하였다.