• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.131-134
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• 2009

Krylov 부공간 모델차수축소법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석의 효율적인 계산에 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 Krylov 부공간 축소기법을 이용한 관심 주파수영역에 대한 주파수응답 해석 및 이를 통하여 계산된 주파수응답의 여러 가지 설계변수에 대한 설계민감도 해석방법을 제안하였다. 일반적으로 구조물의 주파수응답을 고려한 최적설계를 위해서는 설계변수에 대한 관심 주파수영역에서의 주파수응답 및 그의 민감도 정보가 요구되므로, 고려하는 유한요소모델이 대형일 경우에 관심 주파수영역에서의 반복적인 해석으로 인한 계산비용의 문제가 대두된다. 본 논문에서는 축소모델을 이용하여 주파수응답과 주파수응답의 설계민감도 해석을 수행하여 계산의 효율성을 극대화하였다. 민감도 계산에는 시간측면과 구현의 용이성 측면에서 장점이 있는 준해석적 방법을 이용하였다. 수치 예제를 통하여 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석 결과를 유한차분법에 근거한 민감도 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하는 경우, 주파수응답을 고려한 최적설계를 계산비용 측면에서 매우 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.2
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• pp.159-171
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• 2001

평면 아치 구조물에 대해 선형 탄성 변분방정식에 기반을 둔 설계민감도 해석을 위한 일반적 이론을 개발하였다. 아치 구조물내의 임의 마디에 정의된 응력범함수를 고려하였고 이에 대한 설계민감도 공식을 유도하기 위해 전미분(material derivative) 개념과 보조(adjoint) 변수 방법을 도입하였다. 얻어진 민감도 공식은 구조해석 결과를 얻고 나면 이들로부터 단순 대수연산을 통해 계산이 되므로 적용이 간편할 뿐 아니라 해의 정확도가 높은 잇점이 있다. 본 방법은 아치의 형상을 매개변수를 통해 표현하므로 얕은 아치에 국한하지 않고 어떠한 형상도 고려가 가능하며, 나아가서 아치의 형상변화를 형상에 대해 수직뿐 아니라 접선방향도 포함하여 일반적으로 고려하므로 다양한 형상설계가 가능하다. 몇 가지 예제에서 민감도 계산을 수행함으로써 본 방법의 정확도와 효율성을 입증하였으며, 두 가지의 설계최적화 문제를 대상으로 실제로 두께 및 형상최적설계를 수행하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.697-700
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• 2011

본 논문에서는 X-FEM을 사용하여 혼합모드 하중 상태에서의 이차원 선형탄성체의 균열문제에 대한 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. X-FEM이란 균열과 같은 특수한 해를 근사하는 방법으로써, 확장함수를 도입하여 FEM의 한계를 극복하는 방법론이다. X-FEM 하에서 해를 근사하는 데 쓰이는 확장함수들은 불연속성과 특이성을 포함하고 있어 물리적 영역에 의존한다. 이는 설계민감도 해석을 수행하는 과정에서 그러한 의존성을 고려해주는 것이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 X-FEM 기반의 형상 설계민감도 해석해를 제안하고자 한다. 식의 유도는 전 미분 공식에 기초하고 있으며, 형상함수의 설계변분에 대한 의존성에 관한 항을 추가시켰다. 또한, 균열 주위의 국부적인 공간에서의 확장된 자유도에 설계속도를 가한다. 이에 대한 몇 가지 수치 예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1488-1492
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• 2007

현재 도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시 재해의 한 원인이 되고 있으며 그에 따라 수공구조물에 대한 적정 설계가 필요하다. 하지만 계획단계에서부터 설계에 필요한 값을 예측하기는 매우 어려운 실정이다. 더구나 개발로 인해 매개변수가 변화함에 따라 유출 영향 분석이 어려울 뿐 아니라 이에 따른 연구가 미흡한 실정이기 때문에 모형매개변수의 민감도 분석을 통해 유출영향 분석 및 수공구조물 적정설계의 중요 기반자료로 활용하고자 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 민감도 분석방법 중 절대 및 상대 민감도 분석 방법을 사용하여 각 유역의 지형학적 수문학적 매개변수들의 민감도 분석을 통해 상관관계를 확인하였다. 특히 대표적인 매개변수로서 유출계수 CN의 변화에 따른 유출량 및 유출 용적의 관계를 통해 CN의 증감에 따른 유출량 및 유출용적의 변화량을 산정하고, 또한 각 매개변수들간의 회귀분석을 통해 경험식을 작성, 제안하였다. 한편 현재 국내에서 사용중인 HEC-HMS를 모의하여 매개변수의 민감도 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로 CN값이 개발 전후 5% 증가시 유출량은 약 10%정도 증가한다는 것을 HEC-HMS모의와 자료의 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과에 대해 검 보정 및 추가적인 자료수집을 통한 분석이 이루어지고, 매개변수 민감도 분석을 통한 국내 실정에 맞는 매개변수도출을 위한 연구가 계속적으로 수행된다면 미계측 유역에 대한 수공구조물의 적정설계에 상당부분 기여할 것으로 판단된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.4
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• pp.297-303
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• 2014

Using the bond-based peridynamics and the parallel computation with binary decomposition, an adjoint shape design sensitivity analysis(DSA) method is developed for the dynamic crack propagation problems. The peridynamics includes the successive branching of cracks and employs the explicit scheme of time integration. The adjoint variable method is generally not suitable for path-dependent problems but employed since the path of response analysis is readily available. The accuracy of analytical design sensitivity is verified by comparing it with the finite difference one. The finite difference method is susceptible to the amount of design perturbations and could result in inaccurate design sensitivity for highly nonlinear peridynamics problems with respect to the design. It turns out that $C^1$-continuous volume fraction is necessary for the accurate evaluation of shape design sensitivity in peridynamic discretization.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.10 no.2
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• pp.1-9
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• 1990

A variational approach with reference volume and adjoint structure concepts is applied for the structural design densitivity analysis of geometrically nonlinear structures. A general form of sensitivity equation is used and then nonlinear finite element procedure is implemented for the discretized structural model. Usability and effectiveness of the variational approach for the design sensitivity analysis of geometrically nonlinear structural responses are verified through a numerical example.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.4
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• pp.64-72
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• 1995

Sizing design sensitivity analysis of structures subjected to the harmonic vibration is performed using adjoint variable method. Constraint is the stress and sizing design variables are thickness, bending moment of inertia, and cross-sectional area of structures. Accurate sensitivities are computed and plotted sensitivity can be used as a design guidance tool. The accuracy of sensitivities is verified by the finite difference values. Also, optimal design of three-bar structure is performed using the computed sensitivity and feasible direction method while satisfying constraints and obtaining the minimum weight.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.2
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• pp.147-153
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• 1994

A method for shape design sensitivity analysis for axisymmetric shells of general shapes is developed. The basic approach is to divide the structures into many segments : For each of the segments, the formula for a shallow arch or shell can be applied and the results assembled. To interconnect those segments, the existing sensitivity formula, obtained for a variation only in the direction perpendicular to the plane on which the structure is mapped, has been extended to include a variation normal to the middle surface. The method follows the adjoint variable approach based on the material derivative concept as established in the literature. Numerical examples are taken to illustrate the method and the applicability to practical design problems.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.22 no.3
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• pp.81-87
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• 2013

This paper is about study how to decrese surge pressure that is occurred in excavator driving motor. We used computer simulation program SimulationX. It is also about the way finding design problem and approaching a solution through interpreting shape design sensitivity analysis. Programmes are below. First of all, finding shape fault by analyzing dynamic behavior of valves installed in hydraulic driving motor which is designed now. And drawing variable which is considered sensitive to improve dynamic efficiency among a lot of shape variables. Then, targeting that variable and examining dynamic efficiency stabilization tendency with controlling it. Finally, suggesting the most effective tuning method through variable combination as there are a lot of sensitive variables.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.1
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• pp.75-82
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• 2007

This paper addresses a method for shape optimization of a continuous elastic body considering stability, i.e., buckling behavior. The sensitivity formula for critical load is analytically derived and expressed in terms of shape variation, based on the continuum formulation of the stability problem. Unlike the conventional finite difference method (FDM), this method is efficient in that only a couple of analyses are required regardless of the number of design parameters. Commercial software such as ANSYS can be employed since the method requires only the result of the analysis in computation of the sensitivity. Though the buckling problem is more efficiently solved by structural elements such as a beam and shell, elastic solids have been chosen for the buckling analysis because solid elements can generally be used for any kind of structure whether it is thick or thin. Sensitivity is then computed by using the mathematical package MATLAB with the initial stress and buckling analysis of ANSYS. Several problems we chosen in order to illustrate the efficiency of the presented method. They are applied to the shape optimization problems to minimize weight under allowed critical loads and to maximize critical loads under same volume.