• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.3
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• pp.345-352
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• 2013

In this research, a study on stress shape functions was conducted to analyze the contact stress problem by using a hybrid photoelasticity. Because the contact stress problem is generally solved as a half-plane problem, the relationship between two analytical stress functions, which are compositions of the Airy stress function, was similar to one of the crack problem. However, this relationship in itself could not be used to solve the contact stress problem (especially one with singular points). Therefore, to analyze the contact stress problem more correctly, stress shape functions based on the condition of two contact end points had to be considered in the form of these two analytical stress functions. The four types of stress shape functions were related to the stress singularities at the two contact end points. Among them, the primary two types used for the analysis of an O-ring were selected, and their validities were verified in this work.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.295-300
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• 1985

본 논문에서는 Dhir의 이론에 따라서 Mapping함수로 고차다항식을 사용하여 여러가지 하중상태에 따른 최적형상을 연구하고 Mapping함수에 포함되어 있는 계수가 응력집중 및 형상변화에 미치는 영향을 검토하며 광탄성 실험을 통하여 이론의 타당성 을 입증하고자 하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.408-411
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• 2009

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석 방법을 사용하여 응력 제한 조건이 있는 형상 최적설계 문제를 다룬다. 아이소-지오메트릭 해석 방법은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 일치하여 기하학적으로 정확하기 때문에 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서 강점이 있다. 많은 최적화 문제에서 최대 강성을 확보하는 방향으로 최적화가 진행되고 있는데 이때 응력 조건을 고려하지 않는 경우가 대부분이다. 응력 제한조건이 있는 구조물에서 아이소-지오메트릭 형상 최적설계를 적용시켜 봄으로써 그 효용성을 확인하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.3
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• pp.275-281
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• 2010

In this paper, the design optimization of structures with stress constraints is performed using isogeometric shape optimization method. The stress constraints have an important role in design optimization problems since stress concentration could result in structural failure. To represent exact geometry in analysis, the isogeometric analysis method uses the same basis functions as used in the CAD geometry. The geometrically exact model can be used in both stress and design sensitivity analyses so that it can yield more precise optimal design than finite element one. Through numerical examples, the isogeometric approach turns out to be effective in shape optimization problems under stress constraints.

• 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.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.2A
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• pp.319-326
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• 2006

A new enhanced 8-node hybrid/mixed plane stress elements based on assumed stress fields and modifed shape functions has been presented. The assumed stress fields are derived from the non-conforming displacement modes, which are less sensitive to geometric distortion. Explicit expression of shape functions is modifed so that it can represent any quadratic fields in Cartesian coordinates under the same condition as 9-node isoparametric element. The newly developed element has been designated as 'HQ8-$14{\beta}$'. The presented element is compared with existing elements to establish its accuracy and efficiency. Over a wide range of mesh distortions, the element presented here is found to be exceptionally accurate in predicting displacements.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.304-307
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• 2009

본 논문에서는 3차원 모델링을 이용하여 원공을 갖는 알루미늄 판의 패치 보강효과에 대해 알아보고자 한다. 구조물의 노후화로 인해 높은 응력을 받는 부재의 응력 특이점에서 내구력이 급격하게 저하되거나 때로는 부재의 정적파괴를 유발시키는 원인을 제공한다. 이로 인해 과거에는 손상된 모재에 보강 재료를 연결시키기 위하여 리벳 또는 볼트와 같은 기계적 연결을 통해 보강하였으나 최근에는 접착패치보강 기법이 그 주류를 이루고 있다. 패치 보강시 일면 패치 보강으로 인하여 면외 휨 효과가 발생된다. 판의 두께 방향에 따른 응력집중계수를 별도로 분석하였다. 기존의 3차원 솔리드 요소는 해의 정확성은 뛰어난 반면에 상당한 컴퓨터 시간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 본 논문에서는 각 층의 변위장을 2차원 형상함수와 1차원 형상함수의 조합으로 구성하여, 면내거동에 대한 p-세분화와 면외거동에 대한 p-세분화를 분리시키는 방식을 취한다. 또한, 에너지 함수의 적분시 Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 절점의 위치에서의 응력점을 구하는 경우, 외삽과정을 계산하는 단계를 생략하면서도, 해의 정확성 측면에서는 거의 차이가 없기 때문에 좀 더 효율적인 수치적분이 될 수 있다.

• Computational Structural Engineering
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• v.6 no.3
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• pp.89-97
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• 1993

General formulation to analyse the rectangular thin plate on a soil medium by energy method is developed. In the problem, Boussinesque's formular needs to be integrated after assuming the contact stress distribution. Two different functions, i.e., power series and Chebychev polynomials are used to approximate the contact stress distribution. It was found that Chebychev polynomials are better function to describe the contact stress than power series. Chebychev polynomials considering stress singularity around plate boundary is recommended as the desirable shape function for future research.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.13 no.1 s.31
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• pp.39-50
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• 1999

특이 가중함수로 표현된 shepard interpolant와 일관조건을 사용하여 무요소법 형성함수를 도출하였다. 따라서 통상의 EFGM(Element Free Galerkin Method)과는 달리 변위로 주어지는 경계조건을 자연스럽게 부과할 수 있다. 수치계산 예로서 외팔보 문제를 다루었는데 보이론과 비교하여 매우 잘 맞는 결과를 보여주고, 유한요소법과의 결합도 자연스럽게 이루어짐을 보인다. 또 penny-shaped 균열을 다루는데, 응력확대계수는 균열 표면의 변위로부처 직접 계산하여 해석해와 비교한다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11a
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• pp.360-364
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• 2001

본 논문에서는 최근의 진화적 구조최적화(ESO) 전략을 회전축의 형상최적화에 적용하였으며, 각 계산 스텝마다 단위 유한요소의 크기를 변경함으로써 기존의 방법보다 빠르고 정확한 최적형상에 수렴하는 새로운 방법을 제시하였다. 축요소의 직경을 시스템 설계변수로 하였으며, 축중량의 감소, 공진배율(Q-factor)의 감소 및 충분한 위험속도의 분리여유를 갖도록 목적함수를 설정하였다. 불평형응답 및 굽힙응력의 구속조건을 부가하였으며, 목적함수에 대한 설계변수의 감도해석을 수행하였다. 전동기축계에 대한 적용 결과로부터 주파수와 동적 구속조건하의 로터베어링 시스템에 대한 축 형상 최적화에 ESO법이 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다.