• Title, Summary, Keyword: 최적설계

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Isogeometric Shape Design Optimization of Structures Subjected to Design-dependent Loads (설계 의존형 하중 조건을 갖는 구조물의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계)

  • Yoon, Min-Ho;Ha, Seung-Hyun;Cho, Seon-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.412-415
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    • 2009
  • 본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.

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최적설계의 개념

  • 이태희
    • CDE review
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    • v.10 no.1
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    • pp.29-38
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    • 2004
  • 최적화(optimization)는 “최선”이란 의미의 라틴어 “OPTIMUS”을부터 유래되었다. 공학에서 최적설계는 가능하면 짧은 시간에 최고성능을 갖는 제품을 값싸게 생산할 수 있는 설계로 정의한다. 2차 세계대전 이후 가볍고 성능이 우수한 항공기 구조물의 설계를 위하여 시작한 현대 최적설계 기법은 컴퓨터 계산능력의 발전과 함께 실용범위를 점차 확대하고 있다. 본 특집에서는 최적설계의 기본개념을 소개하기 위하여 최적설계의 정식화, 도해 최적화, 최적화의 수치적 기법, EXCEL을 이용한 최적설계 등을 간략하게 소개한다. (중략)

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Isogeometric Shape Design Optimization of Structural Systems Subjected to Design-dependent Loads (설계의존형 하중조건을 갖는 시스템의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계)

  • Koo, Bon-Yong;Ha, Seung-Hyun;Cho, Seon-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.512-515
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    • 2010
  • 본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD 모델과 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개변수화에 어려움이 있다. 등기하 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역이 변화함에 따라 변하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향과 곡률과 같은 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 수치 예제를 통해 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 수월성을 가짐을 확인하였다.

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유전 알고리즘 기반 다단계 최적설계 방법을 이용한 웨이퍼 단면 연삭기 구조물의 최적설계

  • 박현만;최영휴;김동석;하상백;이상직
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • pp.321-321
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    • 2004
  • 본 연구에서는 웨이퍼 단면 연삭기 구조물의 경량화 고강성화 최적설계를 위하여 가변벌점함수 유전 알고리즘을 이용한 다단계 최적설계 방법을 적용하였다. 구조강성 최대화와 중량 최소화라는 상반된 성질의 목적함수를 최적화하기 위하여 강성의 역수 개념인 컴플라이언스(compliance)를 도입하여 목적함수론 최소화시키는 문제로 만들었으며, 가증방법(weighted method)을 이용하여 다목적 함수를 단일 목적함수로 변환시켰다. 부재 단면형상 최적화 단계와 정적설계 최적화 단계, 및 동적 설계 최적화 단계를 순차적으로 수행하는 다단계 최적설계를 방법을 연삭기 구조물의 최적설계에 적용하였다.(중략)

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Multi-Objective Optimization for Orthotrpic Steel Deck Bridges (강상판교의 다목적 최적설계)

  • Cho, Hyo Nam;Chung, Jee Seung;Min, Dae Hong
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.14 no.3
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    • pp.395-402
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    • 2002
  • This study proposed a muti-objective optimum design method for rational optimizing of orthotropic steel deck bridges. This multi-objective optimum design method was found to be effective in optimizing multi-objective problems, considering cost and deflection functions. It may ve difficult to optimize orthotropic steel deck bridges using a conventional optimization, since the bridges have several parts and show complex structural behaviors. Therefore, the Pareto curve can be obtained by performing the multi-objective optimization for real orthotropic steel deck bridges, using the multi-level technique with excellent efficiency. A reasonable and economical design can be attained using the Parato curve in the cost and deflection functions of the bridge. Thus, more reasonable design values can be determined based on a comparison with those using a conventional design procedure.

Blade Design Optimization for 5MW HAWT Considering Wind Environment on Domestic West-South Coast (국내 서남해안 풍황을 고려한 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드의 최적설계)

  • Park, Kyung-Hyun;Jun, Sang-Ook;Jung, Ji-Hun;Cho, Jun-Ho;Lee, Ki-Hak;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.58.2-58.2
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    • 2011
  • 본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

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Lightweight Automobile Design with ULSAB Concept Using Structural Optimization (구조 최적설계 기법을 이용한 초경량차체 개념의 경량 자동차 설계)

  • 신정규;송세일;이권희;박경진
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.14 no.3
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    • pp.277-286
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    • 2001
  • Among the ULSAB methods for the lightweight automobile body, Tailor Welded Blank(TWB) is adopted and the design process is developed for the existing component. Topology optimization conducted to find the distribution of the variable thickness. The number of parts and the welding lines are determined from it. In the detail design, size optimization is carried out to find the optimum thickness of each part and then, the final parting lines are tuned by shape optimization. A commercial optimization software GENESIS is utilized for the optimization processes.

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Optimum Design of Greenhouse Structures Using Continuous and Discrete Optimum Algorithms (연속 및 이산화 최적알고리즘에 의한 단동온실구조의 최적설계)

  • Park, Choon-Wook;Lee, Jong-Won;Lee, Hyun-Woo;Lee, Suk-Gun
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.5 no.4
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    • pp.61-70
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    • 2005
  • In paper the discrete optimum design program was developed using the continuous and discrete optimum algorithms based on the SUMT and genetic algorithms. In this paper, the objective function is the weight of structures and the constraints are limits state design limits method. The design variables are diameter and thick of steel pipe. Design examples are given to show the applicability of the optimum design using the continuous and discrete optimum algorithms based on the SUMT and genetic algorithms of this study.

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Reliability-Based Design Optimization Considering Variable Uncertainty (설계변수의 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계)

  • Lim, Woochul;Jang, Junyong;Kim, Jungho;Na, Jongho;Lee, Changkun;Kim, Yongsuk;Lee, Tae Hee
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.6
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    • pp.649-653
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    • 2014
  • Although many reliability analysis and reliability-based design optimization (RBDO) methods have been developed to estimate system reliability, many studies assume the uncertainty of the design variable to be constant. In practice, because uncertainty varies with the design variable's value, this assumption results in inaccurate conclusions about the reliability of the optimum design. Therefore, uncertainty should be considered variable in RBDO. In this paper, we propose an RBDO method considering variable uncertainty. Variable uncertainty can modify uncertainty for each design point, resulting in accurate reliability estimation. Finally, a notable optimum design is obtained using the proposed method with variable uncertainty. A mathematical example and an engine cradle design are illustrated to verify the proposed method.

Optimal Design of Electromagnetic Devices Using COMSOL Interface (COMSOL 인터페이스를 이용한 전기기기의 최적설계)

  • Kim, Min-Ho;Byun, Jin-Kyu
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.660_661
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    • 2009
  • 본 논문에서는 유한 요소법에 기반을 둔 최적설계 이론과 상용 시뮬레이션 프로그램인 COMSOL의 인터페이스를 활용하여 전기 기기의 최적설계를 수행하였다. 전기기기의 최적설계를 위한 형상 정보는 통상적으로 해석용으로만 사용되는 COMSOL 프로그램의 CAD 기능을 통해 추출하였다. 초기형상에 대해 민감도해석을 적용해 계산된 민감도를 바탕으로 설계변수를 변화시키며 반복적인 계산을 수행하고 최적 형상을 도출하였다. 논문에서 정한 설계목표에 맞추어 모델의 목적함수를 정의하고, 최종 결과를 초기형상과 비교했을 때 설계 목표치에 대한 오차가 감소하고 목적함수가 수렴하는 것을 확인하였다.

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