• 기계저널
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• 제22권1호
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• pp.9-14
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• 1982

복합재료를 이용하여 부품제작을 한 후 어떠한 결합방법을 채택할 것인가를 결정할 때 고려해 야할 점을 기계적 결합법과 접착결합법을 비교하여 검토하였다. 기계적 결합은 하중을 많이 받고 분해 및 결합이 자주 예상되는 부품에 채택해야 할 것이며 복합재료의 특성을 고려하여 보강 시에 부착하는 평판의 섬유방향은 가급적 드릴구멍주위를 부드럽게 하여 응력집중을 낮출 수 있으며 하중의 종류에 따라 적층의 섬유방향을 조절함으로서 응력집중을 조절할 수 있다. 드릴 구멍 주위인 파손은 평판의 폭과 구멍의 직경등이 크게 작용함으로 강도해석을 할 경우에 응력 해석을 한 후 허용응력등을 결정해야할 것이다. 접착졀합법은 작업이 간단하나 신뢰도가 떨어지 므로 하중을 많이 받는 구조물에의 사용에 주의를 요하며 설계방법도 매우 다양하게 제안되어 있어 선택함에 있어 하중 환경조건등을 점검해야할 것이다. 접착결합법은 드릴구멍같은 불연속 성을 갖지 않기 때문에 응력집중이 생기지 않으나 접착층의 길이등 기하학적 형상에 따라 다르게 나타남으로 잡착층의 분리가 일어나지 않도록 설계되어야 한다. 특히 복합재료의 이방성인 성 질을 감안하여 접착층에 이웃하는 피접착층의 섬유방향에 주의해야 하며 층간응력이 파손에 미 치는 영향을 고려하여 설계에 임해야 한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.5-16
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• 1998

공사중 터널은 막장부의 종방향 및 횡방향 아치거동에 의하여 주변 지반은 3차원적 변형거동을 보이나, 터널 안정성 해석에는 전산효율 등의 이유로 2차원 수치해석법이 일반적으로 적용되고 있다. 하중분배율은 터널의 굴진효과를 고려하기 위하여 2차원 해석에 도입된 것으로 지반변위, 숏크 리트 및 록볼트와 같은 1차 지보재의 하중 등과 같은 해석결과에 큰 영향을 미친다. 또한, 3차원 해석을 이용한 기존의 연구에 의하면, 지반의 변형특성, 터널크기, 굴진장 등이 하중분배율에 주요한 영향을 미친다는 사실이 입증되었다. 그러나, 설계조건에 대한 하중분배율의 정량적 산정법의 부재 로 인하여 실제 해석시에는 설계조건을 무시한 하중분배율이 적용되고 있는 실정이다. 이에, 본 논문에서는 기존 연구(정 대열, 1993)에서 제시한 72개의 3차원 해석결과에 대한 회귀분석을 통하여 하중분배율을 정량적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한. ring-cut공법은 막장의 자립성 이 매우 불량한 조건에 적용되는 공법임에도 불구하고 기존의 2차원 해석 법으로는 막장코아의 진 지효과를 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 2차원 및 3차원 수치해석을 통하여 ring-cut공 법에 대한 기존 해석법의 문제점을 검토하였으며 본 공법에 대한 하중분배율의 보정치를 제시하였 다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.501-507
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• 2010

본 논문에서는 중력하중 및 풍하중, 지진하중을 받는 지상 8층, 지하 3층의 RC(Reinforced Concrete) 빌딩 시공에 필요한 부재의 재료비를 줄이기 위해 중량을 감소시키는 구조 최적설계를 수행한다. 이를 위해 설계요구사항을 바탕으로 부재의 부피를 최소화하는 설계변수값을 찾기 위한 설계문제를 정식화한다. 최적설계 수행을 위해 상용 PIDO(Process Integration and Design Optimization) 툴인 PIAnO(Process Integration, Automation and Optimization)에서 제공하는 다양한 설계기법들을 이용한다. 먼저 실험계획법(Design of Experiments; DOE)을 이용하여 실험계획을 세우고, 실험점에 따라 건축분야 범용 구조해석 프로그램인 MIDAS Gen을 사용하여 구조해석을 수행한다. 그리고 해석결과를 바탕으로 각 응답에 대한 근사모델을 생성한 후 근사모델의 예측성능을 평가한다. 예측성능이 검증된 근사모델과 최적화기법을 이용하여 최적설계를 수행하고, 설계조건을 만족하면서 부재의 부피를 최소화하는 최적 설계변수값을 도출함으로서 본 논문에서 제안된 설계방법의 유효성을 보이고자 한다.

• 기계저널
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• 제54권7호
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• pp.40-45
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• 2014

풍력발전시스템은 육상용에서 해상용으로 개발되며 대형화하고 있는 추세이다. 풍력발전시스템이 해상용 등으로 대형화되면서 유지, 보수에 높은 비용이 소요되고 이에 따라 신뢰성을 확보하기 위한 요구가 더 커지고 있다. 증속기의 경우 고장 빈도도 낮지 않고, 고장 발생 시 심각도가 높아 신뢰성이 가장 높게 요구된다. 최근 증속기의 신뢰성을 확보하기 위한 연구 개발에서 수명에 가장 영항을 크게 미치는 조건으로 적용하중 영향에 대한 비토크 하중(non-torque load)과 유성기어열의 설계 인자로 취급되는 하중 분할(load sharing), 치면 하중 분포(face-load distribution) 그리고 이를 필수적으로 입증하고자 요구되는 시험/평가 기술에 대하여 소개하고자 한다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1990-1995
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• 2012

본 연구에서는 다구찌 방법을 이용하고 유한요소해석을 통해 알루미늄 피스톤 제조에 큰 영향을 미치는 설계변수의 적합한 조건을 도출하였다. 단조 최대 성형하중을 목적함수로 하고 설계변수로서 예비성형체, 소재온도 및 빼기구배를 선정하였으며 마찰을 잡음인자로 하는 직교배열표를 작성하고 시뮬레이션별 유한요소해석을 통해 하중을 평가하였다. 이를 통해 설계 변수들이 미치는 영향을 분석한 결과를 바탕으로 설계변수의 최적조합조건은 제안하였다. 이러한 방법은 여러 가지 금속성형공정에서 최종 단조품 전단계에서 여러 예비성형체에서 적합한 예비성형체를 결정할 때 도움을 줄 수 있으며 특히, 최적의 설계조합을 결정할 때 쉽게 적용할 수 있을 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.1-12
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• 2015

잘 접합된 볼트접합부는 볼트의 전단파단이 발생할 때 까지 지압 메커니즘에 의하여 훌륭한 연성거동을 보인다. 이러한 볼트접합부에 내재된 연성 능력을 최대한 활용한다면 중력하중, 풍하중, 지진하중 등 다양한 하중에 대하여 활용하여 접합비용의 경제성 제고에 기여할 수 있다. 편심하중을 받는 볼트접합부의 경우 보수적인 탄성해석법과 합리적으로 볼트접합부의 연성거동을 활용할 수 있는 극한강도 해석법이 존재하나 기존의 극한강도해석법은 오늘날 다양한 소재와 설계조건의 다양화에도 불구하고 하나의 소재와 조건으로 이루어진 실험식에 의존하고 있다. 본 연구의 주된 목적은 체계화된 단일볼트의 실험을 기반으로 볼트의 일반화된 힘-변형 관계식을 정립하는 것이다. 실험결과를 토대로 볼트접합부의 기하학적인 요소(볼트의 직경, 플레이트의 두께) 및 강도가 힘-변형 관계에 주된 영향을 미치는 요소라는 것을 알 수 있다. 실험결과를 순간중심회전법에 적용하여 보다 정확하고 경제적인 편심하중을 받는 군볼트 접합부 설계가 가능하다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 봄 학술발표회논문집
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• pp.125-132
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• 2000

하중전달의 문제는 구조체가 하중을 지지할 때 하중을 받는 부재로부터 하중을 지지하지 않는 쪽의 구조로 얼마만큼의 하중이 전달되는가를 해석하는 것이라고 간단히 정의 할 수 있다. 효율적인 Load transfer mechanism 은 구조체의 설계와 해석의 중요한 인자와 직접적으로 관련이 되어 있기 때문에 구조체의 해석시에는 이러한 하중전달의 개념이 반드시 포함되어야 한다. 그러나 일반적인 구조체의 해석시에는 하중전달의 개념은 그 해석의 어려움과 이론적인 해석해의 부재 그리고 본질적으로 존재하는 복잡성 때문에 무시되어져 왔다. 또한 이러한 하중전달의 문제가 다른 역학적인 거동과 연관되어 해석되어 질때는 그 이론적인 해는 구할 수가 없게 된다. 따라서 본 연구에서는 다층구조체에 존재하는 하중전달의 문제를 구조체 내에 존재하는 불연속면의 영향을 고려하수 있는 수치해석적인 모델의 개발을 통하여 하중전달효율의 개념으로 분석하여 각각의 불연속면의 영향에 따른 구조체내에 존재하는 하중전달의 현상을 규명하고자 한다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.963-971
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• 2012

본 논문에서는 항공기 날개의 최적설계 툴을 개발하고, 다중하중스펙트럼 조건에서 항공기 날개의 구조부재에 대한 최적설계를 수행하였다. 공력하중을 계산하기 위해 2차원 CFD의 해석 결과를 사용하였다. 최적화 설계 변수는 리브 및 스파의 개수 및 위치와 두께를 선정하였다. 각각의 비행유형에 대한 순항속도에서의 공력해석 결과로 응력해석을 수행한 후, 피로하중 스펙트럼 임무선도를 활용하여 피로파손해석을 수행하였다. 다중하중 조건의 적용을 위해 손상누적법을 적용하였다. 응력해석에 이은 파손 해석을 포함하는 항공기 날개의 경량화를 진행하였다. 다변수 문제를 효과적으로 최적화하기 위해 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하였다.