• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.4
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• pp.293-299
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• 2016

In this paper, a projection method is introduced which is used in topology design optimization. In the projection method, each active design variable is projected onto the design domain depending on the shape and size of the projection functions, and the finite element under this projection receives a solid material. Furthermore, the size of the projection function defines the minimum length scale of the structural members. Therefore, a designer can easily apply design constraints without complicated post-processing procedure. In addition, the projection method can be combined with the homogenization theory, and applied to material design problem for composite materials. Topology design optimization for the unit-cell of the periodic structures can maximize the effective material properties, which yields the optimal material distribution with maximum bulk or shear moduli under a given volume fraction.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.16-23
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• 1994

본 고에서는 형상최적설계에 대한 기초이론이 소개되었다. 재료도함수와 변분법 및 보조변수법에 기초한 형상설계민감도해석 절차는 까다로우며 함수론 등 많은 수학적인 배경을 필요로 한다. 설계민감도가 구해지면 이 정보를 필요로 하는 최적화 알고리즘을 사용하여 형상에 대한 최적해를 구할 수 있으며 그 과정은 재래식 최적설계시와 같다. 구조물 형상최적설게에 있어 형상(영역)변화의 효과는 대부분 경계에서 수직이동의 형태로 나타난다. 따라서 경계면에서 변위나 응력값 등에 대한 정확한 수치해는 성공적인 형상최적화의 중요한 관건이 된다. 따라서 구조해석을 위한 정확한 유한요소해석방법과 형상함수 그리고 경계를 나타내는 적절한 함수들을 지속적으로 개선할 필요가 있다. 반복설계과정 중에서 영역과 경계가 계속 바뀌므로 설계민감도 수치해의 정확도를 높이기 위해 경계요소법과 유한요소법에 기초를 둔 영역법 등을 사용하기도 한다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.38 no.2
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• pp.12-19
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• 2001

In this paper, we propose the new algorithm which can design on the optimal structure of modular system. This system is composed to the wavelet neural network in order to simplify the structure of modular system and use the time-frequency analysis. We will determine the number of module and node of each sub-system using the proposed algorithm. This algorithm provides the methodology, which we will design optimal structure of modular wavelet neural network through analyzing the character of system. We apply the proposed new structure and algorithm to approximation problem and evaluate the effectiveness of the proposed system and algorithm.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.693-696
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• 2011

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적 설계를 수행하였다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어 할 수 있다. 형상 최적 설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 압력(acoustic pressure)은 주기성을 갖는 음향 결정에 대해서 헬몰츠(Helmoltz)형태의 지배 방정식을 풀어서 얻을 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평 방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽 (Noise barrier)을 고려한다. 결정의 위치는 고정되어 있고, 결정의 형상을 설계 변수로서 음파의 거동을 제어할 수 있도록 하였다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽사이의 음파 투과를 모사하였다. 복잡한 형상 변화를 표현하기 위해 임시적 경계를 이용한 레벨셋 방법을 사용하였다. 설계 민감도 해석을 통해 목적함수가 감소하는 방향으로 경계에서의 수직 벡터를 계산하고, 이를 헤밀턴-자코비(Hamilton-Jacob) 방정식에 대입하여, 최적의 형상을 나타내는 레벨셋 함수를 구하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.2
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• pp.237-247
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• 2001

강상판교는 부재수가 많고 구조적 거동이 복잡하여 재래적인 단일수준 (CSL) 알고리즘을 이용하여 최적화하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 연구에서는 강상판교를 효율적으로 최적화하기 위해 다단계 최적설계 (MLDS) 알고리즘이 제안되었다. 강상판교를 주형과 강상판으로 나누기 위해 등위법이 사용되었고, 시스템 최적화를 위하여 설계 변수를 줄이는 분해법이 사용되었다. 효율적인 최적설계를 위해 다단계 최적설계 알고리즘은 제약조건 소거기법(Constraint Deletion)과 응력 재해석 같은 근사화 기법을 도입하였다. 변위해석을 위한 제약조건 소거기법은 교량의 최적화에 효율적인 것으로 검증되었고, 제안된 응력 재해석 기법 또한 설계민감도 해석을 필요로 하지 않으므로 매우 효율적이다. MLDS 알고리즘의 적용성과 강건성은 다양한 수치예제를 사용하여 기존의 단일수준 알고리즘과 비교하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.15 no.2
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• pp.1-9
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• 2011

An optimal design method for a structural control system considering load variations due to their uncertain characteristics is studied in this paper. The conventional design problem for a control system generally deals with the optimization problem of a structural control system and interaction between the structure and the control device. This study deals with the optimization problem of a load-structure-control system and the more complicated interactions with each other. The problem of finding the load that maximizes the structural responses and the structural control system that minimizes the responses simultaneously is formulated as the min-max problem. In order to effectively obtain the optimal design variables, a co-evolutionary algorithm is adopted and, as a result, an optimal design procedure for the linear structural control system with uncertain dynamic characteristics is proposed. The example design and simulated results of an earthquake excited structure validates the proposed method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.1
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• pp.119-126
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• 1985

형상은 3차원이지만 2차원 문제로 이상화하여 해석할 수 있는 탄성구조물의 최적설계를 내연기관 연결봉(Connecting Rod)을 예제로 사용하여 진행하였다. 연결봉은 각 부위에서의 두께는 다르나 평면응력상태에 있다고 가정하였다. 연결봉의 질량을 최소화하기 위해 두께의 분포 및 2차원 모델 경계의 모양을 설계변수로 채택하였고 설계변수 및 응력치에 대한 제한조건을 적용하였다. 설계감도계수 계산을 위해 Variational Formulation, Material Derivative, Adjoint Variable이론을 도입하였고 최적화 방법으로는 Gradient Projection Method를 사용하였다. 최적설계 결과 현재 사용중인 연결봉 무게의 20%를 줄일 수 있음이 밝혀졌다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.33 no.2
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• pp.44-55
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• 1996

Since the use of computer for the ship structural design around mid 1960``s, specially many researches on the midship section optimum design were carried out from 1980. For a rule-based optimum design case, there has been a problem of handling a discrete design variable such as plate thickness for a practical use. To deal with the discrete design variable problems and to develop an effective new method using artificial neural network for the ship structural design applications, Neuro-Optimizer combing Hopfield Neural Network and other Simulated Annealing is proposed as a new optimization method and then applied to the fundamental skeletal structures and Midship section of Tanker. From the numerical results, it is confirmed that Neuro-Optimizer could be used effectively as a new optimization method for the structural design.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.6
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• pp.26-32
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• 2016

Usually, there are many uncertainties regarding the error of an assumed load, material properties, member size, and structure analysis in a structure, and it may have a direct influence on the qualities of optimal design of structures. Probabilistic analysis has developed rapidly into a desirable process and structural reliability analysis is an increasingly important tool that assists engineers to consider uncertainties during the design, construction and life of a structure to calculate its probability of failure. This study deals with the applications of two optimization techniques to solve the reliability-based optimization problem of structures. The reliability-based optimization problem was formulated as a minimization of the structural volume subject to the constraints on the values of componential reliability index determined by the AFOSM approach. This presented method may be a useful tool for the reliability-based design optimization of structures.

• Computational Structural Engineering
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• v.2 no.4
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• pp.99-109
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• 1989

Through a series of analyses of specific structures it is shown that incremental collapse may be the critical design criterion and that shakedown analysis can be used as a design tool. Using shakedown analysis technique, a nonlinear structural optimization program has been developed. This incorporates: (i) design constraints on elastic stresses and deflections: (ii) constraints for the prevention of incremental collapse and soft story failure: and (iii) the constraint on the fundamental period of structure. A five-step design procedure is proposed by using the program to obtain the optimum design that satisfies all the requirements of comprehensive earthquake-resistant design.