• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.309-316
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• 2011

일반적으로 카누는 목재나 FRP 등으로 제작된다. 그러나 소비자들은 기존의 재료에 비하여 염가이면서 친환경 재료를 선호한다. 특히, 선진국에서는 일부 선박에 대하여 FRP 선체 제조를 금지하는 법안을 발표하고 이에 따른 국제협약을 제정하였다. 폴리에틸렌은 식료품 용기나 의료용 용기로 널리 사용되는 재료로서 리사이클 가능한 재료이다. 본 연구에서는 카누 선체 재료로 폴리에틸렌으로 선정하였으며 선형설계는 상용 선형 설계 프로그램인 3D Boat Design을 이용하여 수행하였다. 카누 구조하중은 우선 ANSYS CFX R12.1을 이용하여 선체에 작용되는 압력 분포를 구하고 이것을 ANSYS WORKBENCH R12.1로 넘겨 선체 압력 하중과 패들러 하중을 동시에 고려하였다. 카누 각 치수를 설계변수화하여 응력과 무게를 최소화하는 최적화 과정을 반응표면방법과 만족도 함수를 이용하여 수행하였다. 개발된 카누는 운항시험에서 직진성이나 안정성은 우수하나 운반성과 선회성 및 속도는 보통인 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제22권8호
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• pp.637-644
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• 2003

본 연구에서는 대표적인 수중 음향 트랜스듀서인 Tonpilz 트랜스듀서에 대하여 설계변수들이 트랜스듀서 성능에 미치는 영향을 유한요소 해석을 통하여 파악하였다. 나아가 그 결과들의 통계적 다중 회귀분석을 통하여 응력 강화 (Stress stiffening) 효과를 고려한 공진 주파수, 대역폭 및 발생 음압을 이들 설계변수들의 함수로 도출한 후, 제한 최적화법인 SQP-PD 방법을 이용해 공진 주파수 30,000 Hz 와 -3dB 대역폭 10% 이상을 가지며 최대 음압을 구현할 수 있는 트랜스듀서의 최적구조를 결정하였다. 또한 SQP-PD 방법에 의한 최적값을 유한요소 해석에 의한 값과 비교함으로써 최적값의 타당성을 검증하였고, 본 연구에서 제시한 설계법이 계산시간의 단축과 높은 정확성을 가짐을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.499-503
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• 2016

배기가스의 배출을 현저하게 저감시켜 강화된 환경규제에 적합한 DF 엔진의 고압 가연성 가스를 공급하기 위한 이중관 가스 벨로우즈의 연구개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 최적화된 이중관 벨로우즈의 개발을 위한 것으로, 내식성재료인 오스테나이트계 스테인리스강에 대하여 이중관으로 벨로우즈화하는 성형방법과 최적화된 용접 조건을 도출하여 다양한 성능평가를 통해 생산된 시제품의 신뢰성을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구의 제1보에서는 최적화된 벨로우즈를 설계하기 위하여 구조설계, 좌굴해석 및 응력해석을 통해 좌굴 발생 하중 및 벨로우즈 응력을 해석하였다. 그 결과 엠보싱 형상을 가진 벨로우즈의 경우 좌굴 발생 하중이 약 1.6배 증가하였으며, 최대 설계압력보다 2배인 30.0 bar에서 어떠한 좌굴 및 스컴이 발생하지 않는다는 것을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권6호
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• pp.957-980
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• 2016

Structural damage detection (SDD) is a challenging task in the field of structural health monitoring (SHM). As an exploring attempt to the SDD problem, a hybrid self-adaptive Firefly-Nelder-Mead (SA-FNM) algorithm is proposed for the SDD problem in this study. First of all, the basic principle of firefly algorithm (FA) is introduced. The Nelder-Mead (NM) algorithm is incorporated into FA for improving the local searching ability. A new strategy for exchanging the information in the firefly group is introduced into the SA-FNM for reducing the computation cost. A random walk strategy for the best firefly and a self-adaptive control strategy of three key parameters, such as light absorption, randomization parameter and critical distance, are proposed for preferably balancing the exploitation and exploration ability of the SA-FNM. The computing performance of the SA-FNM is evaluated and compared with the basic FA by three benchmark functions. Secondly, the SDD problem is mathematically converted into a constrained optimization problem, which is then hopefully solved by the SA-FNM algorithm. A multi-step method is proposed for finding the minimum fitness with a big probability. In order to assess the accuracy and the feasibility of the proposed method, a two-storey rigid frame structure without considering the finite element model (FEM) error and a steel beam with considering the model error are taken examples for numerical simulations. Finally, a series of experimental studies on damage detection of a steel beam with four damage patterns are performed in laboratory. The illustrated results show that the proposed method can accurately identify the structural damage. Some valuable conclusions are made and related issues are discussed as well.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.63-70
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• 2014

본 논문에서는 압전 수정진동자의 설계민감도 해석 및 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 압전 수정진동자는 가해지는 전하에 의해 두께방향 전단 변형하게 되거나, 혹은 그 반대방향으로 기계 변형에 의해 전기적 신호를 검출하게 된다. 엄밀한 두께방향 전단해석을 위해 두께방향으로 고차 보간을 하는 고차 민들린(Mindlin) 판 이론을 도입하였다. 압전 수정진동자에서 수정판은 부도체이기 때문에 전기적 신호를 검출하거나 전기적 신호에 의해 수정판을 기계적으로 진동시키기 위해 수정판의 상/하 표면에 얇은 전극경을 도포한다. 비록 전극경이 매우 얇기는 하지만 그 무게와 형상에 따라 진동자의 거동이 달라지기 때문에, 설계민감도 해석 및 위상 최적설계를 위한 설계변수는 전극경의 질량 밀도와 관계된다. 따라서 위상 최적설계 문제는 두께방향 전단 변형에너지를 최대화하는 최적의 전극경 분포를 구하도록 구성한다. 또한 보다 의미있는 설계안을 얻기 위해 전극경의 재료량과 면적에 제약조건을 부여한다. 두께방향 전단 주파수(고유치)와 상응하는 모드형상(고유벡터)에 대한 설계구배는 고유벡터 확장법을 이용한 해석적 설계민감도 해석법을 통해 매우 효율적이고 정확하게 계산될 수 있다. 수치예제를 통해 제안된 해석적 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 매우 효율적이고 정확하게 계산됨을 확인하였다. 또한 위상 최적설계를 통해 도출된 최적 전극경 설계가 모드형상과 두께방향 전단 변형에너지를 개선시킴을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2021

LMU(Leg Mating Unit)는 해양구조물의 플로트오버 실치에서 활용되는 장비 중 하나로 충격을 흡수하는 부분과 결합부로 구성된다. 본 연구에서는 최적설계를 통해 부유식 해양구조물의 플로트오버 설치용 LMU의 성능을 개선하여 설계 요구 조건을 만족하는 설계를 개발하였다. 초기설계는 고정식 해양구조물의 플로트오버 설치용으로 개발된 것의 제원을 참조하였으며, 초탄성재료의 거동을 표현하기 위해 Mooney-Rivlin 모델을 활용하였다. 설계민감도해석 결과를 바탕으로 중요도에 따라 설계 변수들을 선별하였고, 진화알고리듬 기반 최적설계를 수행하였다. 최적설계 문제에서 목적함수는 LMU의 중량이며, 제약 조건은 LMU에 작용하는 최대 폰-미세스 응력과 LMU의 성능을 평가할 수 있는 반발력이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.363-375
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• 2019

복층터널은 도심지에서 대심도로 시공되는 특성이 있으므로 복층터널용 수직구는 급기 및 배기구, 대피통로 계단, 엘리베이터, 배전시설, 접속터널 등의 설치공간의 확보가 필요하다. 또한 복층터널용 수직구는 도심지에 시공되는 특성상 공사영향 최소화를 위하여 터널굴착 완료 후 수직구 내부 콘크리트 구조물의 급속시공이 필요하다. 따라서 수직구 내부 슬래브 및 계단용 콘크리트 시공의 프리캐스트화가 필요하며 이러한 수직구 내부 프리캐스트 구조물 지지를 위한 브래킷의 급속시공기술이 필요하다. 브래킷 형태 사례조사 결과 현장타설 방식, 프리캐스트 방식, 철재브래킷 방식 등이 있는데 본 연구에서는 시공속도 향상을 고려하여 경제성이 양호하고 시공성이 우수한 철재브래킷을 개선한 새로운 브래킷에 대하여, 직선형 매립 앵커볼트와 꺾임형 매립 앵커볼트에 대한 구조성능시험결과 소요하중 지지능력을 확보하는 것을 확인하였고 꺾임형 매립 앵커볼트의 하중지지능력이 보다 큰 것을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권3호
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• pp.113-118
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• 2017

In this paper, a study on the performance evaluation of a cycloid reducer for remote weapons systems is presented. Reduction gears applied to remote weapons vehicles need to be compact and capable of large torque transmissions as well as require structural optimization, high load capacity, and high precision position control. To meet these requirements, a cycloid reducer with low backlash, high precision, high overload capability, high rigidity, and high efficiency is required. Thus, a cycloid reducer with a reduction ratio of 127:1, backlash of 1 arcmin (1/60 deg) or less, and reduction gear efficiency of 70% or more, which are the design requirements for a remote weapons system, was designed utilizing a design and analysis program (HEXAGON) for gear engineering. To confirm the performance of the cycloid reducer, the hardness of the main components of the manufactured cycloid reducer, reduction ratio, and efficiency were measured.

• 국제초고층학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.49-72
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• 2017

The Guangzhou International Finance Centre (IFC) is a landmark building that symbolizes the emerging international strength of Guangzhou, China's third largest city. It is also one of the dual iconic towers along the main axis of Guangzhou Zhujiang New Town. Arup adopted a total engineering approach in embracing sustainability and aiming at high efficiency solutions based on performance-based design principles covering structures, building services, fire engineering, vertical transportation, and façade performance to constitute an efficient and cost-effective overall building design. Through dynamic integration of architectural and engineering principles, Guangzhou IFC represents a pioneering supertall building in China. It adopts a diagrid exoskeleton structural form that is clearly expressed through the building's façade and gives the building its distinctive character. The aerodynamic shape of the building not only presents the aesthetic quality of elegant simplicity, but also reduces the effects of wind, thereby reducing the size and weight of the structure. State-of-the-art advanced engineering methods, such as optimization techniques and nonlinear finite element modelling, were applied in parallel with large-scale experimental programs to achieve an efficient and high-performance design taking into account the constructability and cost-effectiveness for a project of this scale.

• Wind and Structures
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• 제32권1호
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• pp.55-69
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• 2021

Ultrapure ferritic stainless steel provides a new generation of long-span metal roof systems with continuous welding technology, which exhibits many unknown behaviors during wind excitation. This study focuses on the wind-resistant capacity of a new continuous welding stainless steel roof (CWSSR) system. Full-scale testing on the welding joints and the CWSSR system is performed under uniaxial tension and static ultimate wind uplift loadings, respectively. A finite element model is developed with mesh refinement optimization and is further validated with the testing results, which provides a reliable way of investigating the parameter effect on the wind-induced structural responses, namely, the width and thickness of the roof sheeting and welding height. Research results show that the CWSSR system has predominant wind-resistant performance and can bear an ultimate wind uplift loading of 10.4 kPa without observable failures. The welding joints achieve equivalent mechanical behaviors as those of base material is produced with the current of 65 A. Independent structural responses can be found for the roof sheeting of the CWSSR system, and the maximum displacement appears at the middle of the roof sheeting, while the maximum stress appears at the connection supports between the roof sheeting with a significant stress concentration effect. The responses of the CWSSR system are greatly influenced by the width and thickness of the roof sheeting but are less influenced by the welding height.