In this paper, Shape optimal design for a chair with 4 legs and 2 stretchers consisting of stainless steel was conducted. The shape was transformed by identifying stress and deformation for the part of leg and stretcher. In addition, load condition and mesh was designed using Hypermesh. The stress analysis was carried out using CSD_Elast that is one of EDISON program. In seat test, Maximum equivalent stress was showed at the contact part between seat and legs. As a result, a leg cross-section with rectangular and arch was designed. And optimal height of stretcher was found to reduce a deformation. Also, maximum deformation was reduced by designing a stretcher with ellipse cross-section. So, Optimal chair having 4 legs with rectangular cross section and 2 stretchers with ellipse cross section was shown to satisfy the safety ratio.
Valve springs with non-circular cross-section are widely used in automotive engines. Because of the reduced height, the oval cross-section provides some merits in its install height and stress distribution. This paper introduces a new method to generate optimal shape of the non-circular cross-section. For given width and height, arbitrary shape of the cross-section are described using the Hermite spline curves. Cross-section area and maximum stress level are chosen as performance indices, and nonlinear optimization problems are formulated with inequality constraints. Compared to a production spring wire, cross-section area can be reduced about 2.4 [%] without increasing maximum stress level. In addition, the other approach gives an optimum cross-section which reduces maximum stress level of 2.0 [%] without increasing cross-section area.
The main purpose of this paper is to determine the dynamic optimal shapes of tapered column with constant volume. The linear, parabolic and sinusoidal tapers with the regular polygon cross-section are considered, whose material volume and span length are always held constant. The ordinary differential equation including the effect of axial load is applied to calculate the natural frequencies. The Runge-Kutta method and Regula-Falsi methods are used to integrate the differential equation and compute the frequencies, respectively. Then the dynamic optimal shape whose lowest natural frequency is highest is determined by reading the critical value of the frequency versus section ratio curve plotted by the frequency data. In the numerical examples, the tapered columns are analysed and the numerical result of this study are shown in table and figures.
This paper deals with the structural assessment of metallic and non-metallic stiffened/monocoque plated marine structures under a lateral pressure load to identify appropriate combination of material and section configuration, especially at the preliminary marine structural design stage. A generic rectangular plated structure is exemplified from the metallic superstructure of a marine vessel and its structural topology is varied for the structural assessment. In total 13 different structural topologies are proposed and assessed using appropriate elastic solutions in conjunction with a set of stress and deflection limits obtained from practice. The geometry dimensions and weights of the structural topologies are calculated, and subsequently, the costs of the materials used in the structural topologies are reviewed to discuss the cost-effectiveness of the materials. Finally, conclusions are made with the aim of suggesting suitable structural topology for the marine structural member considered in this paper.
이 논문은 일정체적 단순지지 보-기둥의 동적 최적단면의 결정에 관한 연구이다. 정다각형 단면의 단면깊이가 포물선으로 변화하는 보-기둥에 대한 자유진동을 지배하는 상미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식에는 축하중효과를 고려하였고, Runge-Kutta method와 Regula-Falsi method를 이용하여 미분방정식을 수치적분하고 고유진동수를 산출하였다. 수치해석 결과로부터 얻어진 진동수-단면비 곡선의 임계값들을 분석하여 동적 최적단면을 결정하고 이 결과들을 표 및 그림에 나타내었다.
The purpose of this study is to propose a standard of converting 3D shape of men in twenties to 2D patterns. This can be a basis for scientific and automatic pattern making for high quality custom clothes. Firstly, representative 3D body shape of men was modeled. Then the 3D model was divided into 3 shells, front, side and back. Among them, the front shell was divided into 4 blocks by bust line and princess line. Secondly, curves are generated on each block according to matrix combination by grid method. Then triangles were developed into 2D pieces by reflecting the 3D curve length. The grid was arranged to maintain outer curve length. Next, the area of developed pieces and block were calculated and difference ratio between the block area and the developed pieces' area is calculated. Also, area difference ratio by the number of triangles is calculated. The difference ratio was represented as graphs and optimal section is selected by the shape of graphs. The optimal matrix was set considering connection with other blocks. Curves of torso upper front shell were regenerated by the optimal matrix and developed into pieces. We validated it's suitability by comparing difference ratio between the block area and the developed pieces' area of optimal section. The results showed that there was no significant difference between block area and the pieces' area developed by optimal matrix. The optimal matrix for 2D developing could be characterized as two types according to block's shape characteristics, one is affected by triangle number, the other is affected by number of raws more than columns. Through this study, both the 2D pattern developing from 3D body shape and 3D modeling from 2D pattern is possible, so it's standardization also possible.
본 연구에서는 강사장교의 비선형 거동과 하모니 서치 알고리즘에 기반한 사장교 부재 단면 결정 방법을 제시하였다. 하모니 서치 알고리즘은 초기값 설정, 하모니 메모리 초기화, 새로운 하모니 메모리 구성 및 하모니 메모리 업데이트의 과정을 반복하여 최적값을 탐색함으로써 사장교 부재 단면을 결정한다. 하모니 서치 알고리즘으로 선정된 주요 부재 단면으로 3차원 강사장교의 비선형 초기형상해석을 수행하였으며, 초기장력과 형상을 고려하여 복잡한 거동특성과 각 부재의 비선형성을 반영한 사장교 주요 부재인 주탑, 보강거더, 가로보 및 케이블의 최적 단면을 결정하였다. 사장교 주요 부재의 단면 결정을 위한 목적함수로는 전체 중량을 사용하였으며, 제약조건으로 한계상태설계법을 바탕으로 하중저항능력과 사용성에 대한 제약조건식 및 보강거더와 가로보 단면의 폭과 높이의 비율을 추가적인 제약조건으로 고려하고, 주탑, 보강거더 및 가로보의 기하 및 재료 비선형성과 케이블 부재의 비선형성에 따라 부재 단면을 결정할 수 있도록 하였다. 최적 단면 결정 결과, 제안한 해석 방법은 사장교의 다양한 설치조건에 따라 최적 단면을 결정할 수 있으며, 비선형성을 고려한 사장교 부재 단면제원을 하모니 서치 기법을 통하여 결정할 수 있음을 확인하였다.
It is important to eliminate thermal bridge for achieving passive and environmental-friendly buildings. Structural members may frequently act as thermal bridges that become a conduit of energy. it is emphasized that thermal bridge breaker (TBB) system is necessary for blocking thermal bridge of the structural members. This TBB system has to maintain a performance to tensile and compressive stress which arises in member section in order to being realized structurally. Thus, it is composed with anchorage devices which obtain continuity with structural members inside building and rebar of cantilever balcony, and compression joint which resist compression stress occurring to TBB. Applying method of TBB's compression joint is designed to have high strength with comparatively small element section which can cover external load. This study carried out finite elements method based on compression experiment. Throughout the FEM analysis, this study provides information on finding optimal shape for compression joint of TBB which can suitably apply to current building balcony of Korea.
가압경수로(PWR)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가수행을 통하여 처분용기모델이 개발되었다. 기존에 설계 개발된 가압경수로용 처분용기 모델은 구조적으로 처분용기 내부에 정사각형 단면의 네 개의 고준위폐기물다발이 처분용기 단면의 중심에 대칭되게 나란히 배열된 형태를 취하고 있다. 그러나 이와 같은 배열형태가 최적의 구조인지는 아직 결정할 수 없다. 특히 경량화하는 데에는 여전히 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하는 방법은 처분용기 단면 중심에 대하여 대칭으로 배열된 네 개의 고준위폐기물다발의 단면형상을 변경시키는 것이다. 단면형상을 변경시키는 방법에는 정사각형 형상을 유지시키면서 단면을 회전시키는 방법과 정사각형 형상을 다른 단면형상으로 변경시키는 두 가지 방법이 있다. 기 수행된 연구를 통하여 정사각형 단면형상을 유지시키면서 단면을 회전시키면 회전각도가 $30{\sim}35^{\circ}$인 배열구조의 처분용기가 나란한 정사각형 배열구조보다 구조적으로 더 안정적이어서 경량화할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 이 회전한 배열구조의 처분용기가 최적인지는 역시 아직 결정할 수 없다. 왜냐하면 정사각형이 아닌 다른 단면형상의 구조물에 대해서는 아직 구조적으로 더 안정한지가 확인되지 않았기 때문이다. 따라서 처분용기 단면 중심면에 대하여 대칭성을 유지하면서 고준위폐기물다발의 단면형상이 정사각형이 아닌 다른 단면형상의 처분용기구조에 대한 구조해석이 필요하다. 본 연구에서는 네 개의 고준위폐기물다발이 처분용기 중심 면에 대하여 대칭적으로 배열되면서 단면형상이 여러 가지로 변화된 가압경수로용 처분용기에 대하여 구조해석을 수행하였다. 구조해석을 수행한 결과 기존의 설계 개발된 처분용기 단면의 중심에 대칭되게 나란히 고준위폐기물다발이 배열된 정사각형 단면의 처분용기보다 다발의 단면형상이 원형인 처분용기가 구조적으로 좀 더 안정성이 있음이 밝혀졌다.
In this paper, an optimization technique for thin walled beams of vehicle body structure is proposed. Stiffness of thin walled beam structure is characterized by the thickness and typical section shape of the beam structure. Approximate functions for the section properties such as area, area moment of inertia, and torsional constant are derived by using the response surface method. The approximate functions can be used for the optimal design of the vehicle body that consists of complicated thin walled beams. A passenger car body structure is optimized to demonstrate the proposed technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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