• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.35 no.6
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• pp.343-349
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• 2022

This paper proposes a new topology optimization scheme to determine optimized joints for multi-component models. The joints are modeled as zero-length high-stiffness spring elements. The spring joints are considered as mesh-independent springs based on a joint-element interpolation scheme. This enables the changing of the location of the joints regardless of the connected nodes during optimization. Because the joints are movable, the locations of the optimized joints should be aggregated at several points. In this paper, the novel joint dispersal (JD) constraint to prevent joint clustering is proposed. With the joint dispersal constraint, it is possible to determine the optimized joint location as well as optimized topologies while maintaining the minimum distance between each joint. The mechanical compliance value is considered as the objective function. Several topology optimization examples are solved to demonstrate the effect of the joint dispersal constraint.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.6
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• pp.547-556
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• 2014

This paper discusses a one-way fluid structural interaction (FSI) analysis and shape optimization of the impeller blades for a 15,000 HP centrifugal compressor using the response surface method (RSM). Because both the aerodynamic performance and the structural safety of the impeller are affected by the shape of its blades, shape optimization is necessary using the FSI analysis, which includes a structural analysis for the induced fluid pressure and centrifugal force. The FSI analysis is performed in ANSYS Workbench: ANSYS CFX is used for the flow field and ANSYS Mechanical is used for the structural field. The response surfaces for the FSI results (efficiency, pressure ratio, maximum stress, etc.) generated based on the design of experiments (DOE) are used to find an optimal shape for the impeller blades, which provides the maximum aerodynamic performance subject to the structural safety constraints.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.12
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• pp.1811-1820
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• 2010

Most components in the real world show nonlinear response. The nonlinearity may arise because of contact between the parts, nonlinear material, or large deformation of the components. Structural optimization considering nonlinearities is fairly expensive because sensitivity information is difficult to calculate. To overcome this difficulty, the equivalent load method was proposed for nonlinear response optimization. This method was originally developed for size and shape optimization. In this study, the equivalent load method is modified to perform topology optimization considering all kinds of nonlinearities. Equivalent load is defined as the load for linear analysis that generates the same response field as that for nonlinear analysis. A simple example demonstrates that results of the topology optimization using equivalent load are very similar to the numerical results. Nonlinear response topology optimization is performed with a practical example and the results are compared with those of conventional linear response topology optimization.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.101-104
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• 2009

최적설계는 설계자가 요구하는 제한조건을 만족시키는 범위에서 목적함수가 최소가 되는 설계점을 찾는 방법이다. 그러나 기존의 최적설계는 불확실성의 영향을 고려하지 않아 최적해가 제한조건의 경계에 위치하고 이것은 모델링과정이나 가공 등으로 인한 오차에 대한 영향을 고려하지 않는 문제점이 있다. 신뢰성 기반 최적설계는 불확실성을 정량화하면서 신뢰도를 계산하는 신뢰도 해석과정과 최적설계과정을 포함한다. 일반적으로 신뢰성 해석은 크게 추출법, 급속 확률 적분법, 모멘트 기반 신뢰성해석이 있다. 가장 널리 사용되는 급속 확률 적분법 중 최대 손상 가능점(MPP) 방법은 많은 MPP점이 존재하는 경우 수치적 비용이 증가하는 문제점과 표준 정규분포 공간으로 변환하는 과정에서 제한조건의 비선형성을 증가시켜 큰 오차를 발생시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 RBDO를 수행하기에 앞서 선행되어야 할 신뢰성해석 방법으로 곱분해기법을 사용하였고 이로부터 민감도 정보를 유도하여 기울기 기반 최적화 알고리즘을 적용하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.5 no.2
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• pp.125-138
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• 2001

고유진동수와 감쇠비는 지진이나 바람과 같은 동적 횡하중에 대해 구조물의 응답을 결정하는 주요한 특성이다. 본 연구는 지진하중에 대하여 목표응답 수준을 만족하는 구조물의 고유진동수와 감쇠비를 지정하고, 이 값을 실현하는 점탄성 감쇠기 파라미터의 처적분포를 구하는 설계방법을 제안한다. 여기서 지정할 고유진동수와 감쇠비는 목표응답 수준을 만족하는 여러 조합 중 설계조건과 원래 건물의 특성에 따라 결정될 수 있다. 제안한 설계방법은 점탄성 감쇠기의 감성 파라미터를 고유값의 기울기 정보를 바탕으로 분포시키므로 최적 위치와 크기에 대한 정보를 동시에 제공한다. 예제로서 평면 10층 전단 건물을 대상으로 최적설계를 수행하여 지정된 고유값을 실현하는 파라미터의 최적분포를 구하고 이를 통해 제안한 최적 설계의 특성을 확인하였다. 또한 더 나아가 3차원 일방향 비대칭 전단전물에 제안된 최적설계를 수행하여 그에 대한 적용가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.225-230
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• 1994

본 연구에서는 진동특성을 개선하기 위한 방법으로서 구조물이 가지는 공간적인 좌표를 설계변수로 하여 감도를 구하고, 이를 이용하여 구조물의 길이와 높이에 대한 형상을 변경하는 최적구조변경법에 대해 예시하고자 한다. 먼저 모우드합성법을 이용하여 임의 치수의 L형 구조물의 진동특성을 해석하고, 진동 특성을 변경하기 위해 감도해석법으로 변경할 부분의 감도를 구하여 변경할 부분의 변경량을 계산한다. 그리고 변경한 후 재해석을 통해 결과를 비교함으로써 제시한 방법의 타당성을 고찰하고자 한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.1
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• pp.1-7
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• 2011

In this paper, based on an isogeometric approach, we have developed a shape design optimization method for plane elasticity problems subjected to design-dependent loads. The conventional shape optimization using the finite element method has some difficulties in the parameterization of geometry. In an isogeometric analysis, however, the geometric properties are already embedded in the B-spline basis functions and control points so that it has potential capability to overcome the aforementioned difficulties. The solution space for the response analysis can be represented in terms of the same NURBS basis functions to represent the geometry, which yields a precise analysis model that exactly represents the normal and curvature depending on the applied loads. A continuum-based isogeometric adjoint sensitivity is extensively derived for the plane elasticity problems under the design-dependent loads. Through some numerical examples, the developed isogeometric sensitivity analysis method is verified to show excellent agreement with finite difference sensitivity.

• Computational Structural Engineering
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• v.16 no.3
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• pp.76-83
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• 2003

• Computational Structural Engineering
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• v.13 no.3
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• pp.7-17
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• 2000

• Computational Structural Engineering
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• v.16 no.1
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• pp.77-85
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• 2003