• 대한기계학회논문집A
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• 제40권6호
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• pp.587-593
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• 2016

대체모델을 이용한 신뢰성기반 최적설계에서 최적해와 신뢰도의 정확성은 제한조건경계의 대체모델의 정확도에 영향을 받는다. 기존 제안된 제한조건경계 샘플링 기법은 제한조건경계에 실험점을 생성하여 이러한 정확성을 높일 수 있었다. 하지만, 제한조건경계 샘플링 기법은 최적해와 먼 부근의 제한조건경계에도 불필요한 실험점을 생성하여 과도한 계산비용이 발생한다. 본 논문에서는 크리깅 대체모델의 통계적 정보를 이용하여 최적해 근처의 제한조건경계에 실험점을 생성하는 효율적인 제한조건경계 샘플링 기법을 제안한다. 제안한 기법의 효율성과 정확성은 수학예제를 통하여 확인한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.438-447
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• 2008

본 논문에서는 이동최소자승법을 이용한 근사모델을 사용하여 신뢰성 최적설계를 수행하였다. 신뢰성 최적설계의 수행을 위한 반응표면 생성에는 RSM 과 Kriging이 사용될 수 있다. RSM은 계산시간은 빠르나 비선형성이 강한 문제에 약하며 Kriging은 비선형성이 강한 문제에 적용할 수 있으나 계산시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이 두 방법을 보완한 방법인 이동최소자승법(MLSM)을 이용하여 신뢰성 최적설계를 위한 반응표면을 생성하였다. 이동최소자승법을 이용한 신뢰성 최적설계기법은 Rosenbrock function 과 six-hump carmel back function으로 검증하였고 다른 기법과 비교하였다. 이동최소자승법을 이용하여 무인항공기 배기 덕트의 신뢰성 최적설계를 수행하였고 이는 항공우주구조물의 최적설계에 유용할 것으로 보여 진다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.821-826
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• 2013

구조물의 최적설계 시 설계변수의 값이 변화할 때 모드전환이 일어날 수 있다. 만약 이 모드전환을 추적하지 않으면 최적설계를 위한 고유진동수나 모드는 설계자가 의도하지 않은 모드로 평가될 수 있다. 따라서 설계변수의 값이 변화할 때마다 의도한 고유진동수와 모드의 동일성을 유지할 수 있도록 모드추적이 적용되어야 한다. 또한 설계변수가 불확실성을 포함하고 있는 설계 문제의 경우, 이를 고려한 신뢰성 기반 최적설계를 수행해야 한다. 본 연구에서는 압축기를 지지하는 관절스프링의 한 부품인 압축 코일스프링의 모드추적을 고려한 신뢰성기반 최적설계를 수행한다. 모드추적 기법은 최적화 기법들과 연동이 쉬운 다중응답접근법 기반 크리깅 메타모델을 이용하며, 신뢰성해석 기법은 크리깅 메타모델 기반 몬테카를로 추출법을 이용한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.299-306
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• 2009

최적설계는 설계자가 요구하는 제한조건을 만족시키는 범위에서 목적함수가 최소가 되는 설계점을 찾는 방법이다. 그러나 기존의 최적설계는 설계변수의 불확실성을 고려하지 않아 최적해가 제한조건의 경계에 위치하고, 이것은 모델링과정이나 가공 등으로 인한 오차의 영향을 고려하지 않는 문제점이 있다. 신뢰성 기반 최적설계는 불확실성을 정량화하면서 신뢰도를 계산하는 신뢰도 해석과정과 최적설계 과정을 포함한다. 일반적으로 신뢰성 해석은 크게 추출법, 급속 확률 적분법, 모멘트 기반 신뢰성 해석이 있다. 가장 널리 사용되는 급속 확률 적분법 중 최대 손상 가능점(MPP) 방법은 많은 MPP점이 존재하는 경우 수치적 비용이 증가하는 문제점과 표준 정규분포 공간으로 변환하는 과정에서 제한조건의 비선형성을 증가시켜 큰 오차를 발생시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 RBDO를 수행하기에 앞서 선행되어야 할 신뢰성 해석 방법으로 곱분해기법을 사용하였고, 이로부터 민감도 정보를 유도하여 기울기 기반 최적화 알고리즘을 적용하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권7호
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• pp.18-27
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• 2006

일반적인 신뢰성 최적 설계는 결정론적 최적 설계에 비해 매우 많은 계산비용이 필요하므로 공력 형상 최적화와 같은 큰 문제에 직접 적용하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 이점 근사화 기법과 adjoint 민감도 해석 기법을 결합한 효율적인 신뢰성 설계 과정을 제안한다. 이 방법은 계산비용은 결정론적 방법과 거의 동일하지만 계산 결과에 있어서는 기존의 신뢰성 설계 기법과 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이를 이용하여 3차원 공력 형상 최적 설계를 매우 효율적으로 수행할 수 있었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.268-283
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• 2016

Aircraft manufacturing companies have to consider multiple derivatives to satisfy various market requirements. They modify or extend an existing aircraft to meet new market demands while keeping the development time and cost to a minimum. Many researchers have studied the derivative design process, but these research efforts consider baseline and derivative designs together, while using the whole set of design variables. Therefore, an efficient process that can reduce cost and time for aircraft derivative design is needed. In this research, a more efficient design process is proposed which obtains global changes from local changes in aircraft design in order to develop aircraft derivatives efficiently. Sensitivity analysis was introduced to remove unnecessary design variables that have a low impact on the objective function. This prevented wasting computational effort and time on low priority variables for design requirements and objectives. Additionally, uncertainty from the fidelity of analysis tools was considered in design optimization to increase the probability of optimization results. The Reliability Based Design Optimization (RBDO) and Possibility Based Design Optimization (PBDO) methods were proposed to handle the uncertainty in aircraft conceptual design optimization. In this paper, Collaborative Optimization (CO) based framework with RBDO and PBDO was implemented to consider uncertainty. The proposed method was applied for civil jet aircraft derivative design that increases cruise range and the number of passengers. The proposed process provided deterministic design optimization, RBDO, and PBDO results for given requirements.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.9-16
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• 2004

This study presents results of aerodynamic wing optimization under uncertainties. To consider uncertainties, an alternative strategy for reliability-based design optimization(RBDO) is developed. The strategy utilizes a single loop algorithm and a sequential approximation optimization(SAO) technique. The SAO strategy relies on the trust region-SQP framework which validates approximated functions at every iteration. Further improvement in computational efficiency is achieved by applying the same sensitivity of limit state functions in the reliability analysis and in the equivalent deterministic constraint calculation. The framework is examined by solving an analytical test problem to show that the proposed framework has the computational efficiency over existing methods. The proposed strategy enables exploiting the RBDO technique in aerodynamic design. For the aerodynamic wing design problem, the solution converges to the reliable point satisfying the probabilistic constraints.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.107-113
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• 2004

This paper presents the pillar section optimization technique considering the reliability of the vehicle body structure consisted of complicated thin-walled panels. The response surface method is utilized to obtain the response surface models that describe the approximate performance functions representing the system characteristics on the section properties of the pillar and on the mass and the natural frequencies of the vehicle B.I.W. The reliability-based design optimization on the pillar sections Is performed and compared with the conventional deterministic optimization. The FORM is applied for the reliability analysis of the vehicle body structure. The developed optimization system is applied to the pillar section design considering the fundamental natural frequencies of passenger car body structure. By applying the proposed RBDO technique, it can be possible to optimize the pillar sections considering the reliability that engineers require.

• 한국전산유체공학회지
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• 제11권1호
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• pp.21-28
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• 2006

Reliability Based Design Optimization(RBDO) is one of the optimization methods that minimize the product failure due to small changes of operating conditions or process errors. It searches the optimum that satisfies the safety margin of each constraint, and it gives stable and reliable designs. However, RBDO requires many times oj computational efforts compared with the conventional deterministic optimization(DO) to evaluate the probability of failure about each constraint, therefore it is hard to apply directly to large-scaled problems such as a flexible wing shape design optimization. For the efficient reliability analysis, the approximate reliability analysis method with the two-point approximation(TPA) is proposed In this study, the lift-to-drag ratio maximization designs are performed with 3-dimensional Navier-Stokes analysis and NASTRAN structural analysis, and the optimization results about the deterministic, FORM and SORM are compared.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.571-572
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• 2007