• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제7권4호
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• pp.353-369
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• 2020

This paper presents the flutter analysis and optimum design of axially functionally graded box beam cantilever wing section by considering various geometric and material parameters. The coupled dynamic equations of the continuous model of wing system in terms of material and cross-sectional properties are formulated based on extended Hamilton's principle. By expressing the lift and pitching moment in terms of plunge and pitch displacements, the resultant two continuous equations are simplified using Galerkin's reduced order model. The flutter velocity is predicted from the solution of resultant damped eigenvalue problem. Parametric studies are conducted to know the effects of geometric factors such as taper ratio, thickness, sweep angle as well as material volume fractions and functional grading index on the flutter velocity. A generalized surrogate model is constructed by training the radial basis function network with the parametric data. The optimized material and geometric parameters of the section are predicted by solving the constrained optimal problem using firefly metaheuristics algorithm that employs the developed surrogate model for the function evaluations. The trapezoidal hollow box beam section design with axial functional grading concept is illustrated with combination of aluminium alloy and aluminium with silicon carbide particulates. A good improvement in flutter velocity is noticed by the optimization.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제1권2호
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• pp.64-69
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• 2009

The two-dimensional unsteady flow around a vertical axis turbine for tidal stream energy conversion was investigated using a computational fluid dynamics tool solving the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations. The geometry of the turbine blade section was NACA653-018 aiifoil. The computational analysis was done at several different angles of attack and the results were compared with the corresponding experimental data for validation and calibration. Simulations were then carried out for the two-dimensional cross section of a vertical axis turbine. The simulation results demonstrated the usefulness of the method for the typical unsteady flows around vertical axis turbines. The optimum turbine efficiency was achieved for carefully selected combinations of the number of blades and tip speed ratios.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제3권4호
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• pp.866-876
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• 1996

본 논문에서는 단면이 원이 3차원 물체의 특징 추출 방법을 제안하고자 한다. 고 기능의 물체 인식 시스팀을 구현하기 위해서는 2차원 영상과 3차원 영상의 정보를 효과적으로 추출, 취합하는 시스팀을 구축하여야만 한다. 이를 위해 2차원 영상과 3차원 영상의 정보를 추출하는 방법을 다루며 이를 단면이 원인 물체를 중심으로 제안하고자 한다. 단면이 원인 물체의 특징 정보로는 모양 정보와 기하학적 정보가 이용된다. 이를 위해 모양 정보는 Z축기울기를 제안하여 이의 특성을 파악하여 모양 정보를 추출하였으며, 기하학적 정보는 표면에서 법선 벡터들의 교점 특성을 이용하여 추출하였다. 또한 보다 세밀할 인식을 위해 표면 영역들간의 특징값을 추출하는 방 법을 제안하며 최종적인 인식 효율을 위해 기능 정보를 추출하는 방법도 다루었다. 끝으로 본 논문의 유용성을 실험에 의해 입증하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권6호
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• pp.1077-1084
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• 2002

Optimum tool design is carried out fur a multi-stage rectangular cup deep-drawing and ironing process with the large aspect ratio. Finite element simulation is carried out to investigate deformation mechanisms with the initial design made by an expert. The analysis considers the deep drawing process with ironing for the thickness control in the cup wall. The analysis reveals that the difference of the drawing ratio within the cross section and the irregular contact condition produce non-uniform metal flow to cause wrinkling and severe extension. For remedy, the modification guideline is proposed in the design of the tool and the process. Analysis results confirm that the modified tool design not only improves the quality of a deep-drawn product but also reduces the possibility of failure. The numerical result shows fair coincidence with the experimental one. After tryouts of the tool shape, the rectangular cup has been produced in the transfer press.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.197-208
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• 2010

언더텐션이란 상부에서의 하중을 하부 케이블의 인장력을 이용하여 그 하중을 양 단부로 전달하는 시스템을 말하며 처짐과 부재 크기를 제어하기 위해 장스팬 구조물에 주로 적용된다. 하지만 수많은 단면 중에서 여러 조건을 만족하며 최소의 물량, 즉 최대의 경제성에 부합하는 최적의 단면을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 이에 본 연구에서는 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 언더텐션 형태의 트러스 구조물에 단면 최적화 연구를 수행하였으며 처짐과 허용응력 그리고 좌굴이 제약조건으로 고려되었다. 최적화 검증 예제로 자주 사용되는 10-bar 트러스 예제의 이전 연구 결과와의 비교를 통하여 개발된 프로그램을 검증하였다. 이를 바탕으로 프리텐션 크기를 변수로 설정하여 언더텐션 구조물의 최적 설계를 수행하였다. 본 연구에서 제시된 최적설계 그래프를 통하여 설계자가 일정 조건을 만족하는 최적의 단면을 쉽게 선택할 수 있을 것으로 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권5호
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• pp.567-577
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• 2017

The traditional design procedure of a prestressed concrete (PC) cable-stayed bridge is complex and time-consuming. The designers have to repeatedly modify the configuration of the large number of design parameters to obtain a feasible design scheme which maybe not an economical design. In order to efficiently achieve an optimum design for PC cable-stayed bridges, a multi-parameter optimization technique is proposed. In this optimization technique, the number of prestressing tendons in girder is firstly set as one of design variables, as well as cable forces, cable areas and cross-section sizes of the girders and the towers. The stress and displacement constraints are simultaneously utilized to ensure the safety and serviceability of the structure. The target is to obtain the minimum cost design for a PC cable-stayed bridge. Finally, this optimization technique is carried out by a developed PC cable-stayed bridge optimization program involving the interaction of the parameterized automatically modeling program, the finite element structural analysis program and the optimization algorithm. A low-pylon PC cable-stayed bridge is selected as the example to test the proposed optimization technique. The optimum result verifies the capability and efficiency of the optimization technique, and the significance to optimize the number of prestressing tendons in the girder. The optimum design scheme obtained by the application can achieve a 24.03% reduction in cost, compared with the initial design.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권6호
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• pp.643-652
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• 2017

Pitched roof frames are widely used in construction of the industrial buildings, gyms, schools and colleges, fire stations, storages, hangars and many other low rise structures. The weight and shape of the gable frames with tapered members, as a familiar group of the pitched roof frames, are highly dependent on the properties of the member cross-sectional. In this work Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO) is utilized for optimal design of three gable frames with tapered members. In order to optimize the frames, the design is performed using the AISC specifications for stress, displacement and stability constraints. The design constraints and weight of the gable frames are computed from the cross-section of members. These optimum weights are obtained using aforementioned optimization algorithms considering the cross-sections of the members and design constraints as optimization variables and constraints, respectively. A comparative study of the PSO and CBO with ECBO is also performed to illustrate the importance of the enhancement of the utilized optimization algorithm.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.319-332
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• 2004

복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.49-63
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• 2015

본 논문에서는 가상 해저터널의 세그먼트 라이닝의 부재력 평가하여 수심별 세그먼트 최적 두께 산정 및 하중식에 따른 부재력 변화에 관한 내용을 다루었다. 가상 해저터널의 세그먼트 부재력을 평가하기 위해 먼저 다양한 설계 조건을 도출하고 이에 대해 2-Ring Beam 모델을 이용한 구조해석을 수행하여 부재력을 산출하였다. 산출한 부재력을 이용하여 예비 철근 배근을 통해 단면검토를 수행하여 각각의 지층별로 철근 배근을 조절하여 최적 두께를 산정하였다. 검토 결과를 토대로 시공조건에 따른 부재력 변화 경향을 검토하였으며 아울러 다양한 시공조건에 따른 최적 라이닝 단면을 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권2호
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• pp.155-170
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• 2024

Several types of column-beam connections are used in the design of steel structures. This situation causes different cross-section effects and, therefore, different displacements and deformations. In other words, connection elements such as welds, bolts, continuity plates, end plates, and stiffness plates used in steel column-beam connections directly affect the section effects. This matter reveals the necessity of knowing the steel column-beam connection behaviours. In this article, behaviours of bolted column-beam connection with end plate widely used in steel structures are investigated comparatively the effects of the stiffness plates added to the beam body, the change in the end plate thickness and bolt diameter. The results obtained reveal that the moment and force carrying capacity of the said connection increases with the increase in the end plate thickness and bolt diameter. In contrast, it causes the other elements to deform and lose their capacity. This matter shows that optimum dimensions are very important in steel column-beam connections. In addition, it has been seen that adding a stiffness plate to the beam body part positively contributes to the connection's moment-carrying capacity.