• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.174.2-174.2
• /
• 2012

위성의 방열판 설계 과정은 수치해석을 위해 위성을 모델링한 열모델에서 분할 격자인 노드를 기준으로 방열판 위치와 형상, 크기를 조절하면서 한계 온도조건을 만족할 때까지 설계 엔지니어의 판단에 의존하여 열해석을 반복하는 것이 보편적인 방식이다. 대부분 방열판 면적을 줄이기 위한 추가적인 노력을 하지 않기 때문에 필요 이상의 과도한 방열판 설계를 하는 경우가 많은 것이 사실이다. 이러한 방열판 설계에서 최소한의 방열판 면적을 사용하여 한계 온도를 만족하도록 설계를 최적화 한다면 무엇보다 전체 위성 열설계의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 바탕이 될 수 있을 것이다. 위성의 방열판 설계는 방열판 영역 내에서 동일한 면적을 가지더라도 위치나 형상에 따라 그 효과가 상당히 차이가 날 수 있기 때문에 실제 방열판 설계에서는 이러한 점을 고려하는 것이 필수적이다. 먼저 위성은 열해석에 알맞는 격자 크기로 분할된 노드로 이루어진 열모델로 모델링되어 개발된다. 방열판이 설계되는 방열판 영역 역시 격자 모양의 노드로 분할되기 때문에 열해석을 이용하여 방열판 설계를 한다면 노드 크기를 기준으로 노드 분할 형태에 따라 설계를 한다. 그래서 위성 열모델에서 방열판 영역의 각 노드가 방열판 노드 여부에 따라 모자이크와 같은 분포의 방열판 설계를 하게 되므로 방열판 노드 분포의 최적화가 방열판 최적 설계를 의미하게 된다. 본 연구에서는 방열판 설계 최적화를 위해 일반적인 위성 프로그램의 열제어 개발에서 사용하는 위성 열모델과 열해석 프로그램을 최적화 기법과 동일한 언어로 다시 개발해야 하는 부담 없이 그대로 최적화 기법과 연동할 수 있도록 하는 방법을 제안하고, 실제 소형의 검증용 위성 열모델을 개발하여 여러 가지 해석 조건에 따른 방열판 최적 설계 결과를 비교하고 검토함으로써 이러한 접근 방식을 검증해보고자 하였다.

• Journal of the KSME
• /
• v.35 no.8
• /
• pp.716-724
• /
• 1995

토폴로지 설계는 미리 형상이 결정되지 않은 새로운 개념의 제품을 설계하고자 할 때나 설계 경험이 풍부하지 못한 경우, 그 개념적 형상을 결정하는 데 매우 유용하다. 실제로 이러한 토폴 로지 설계의 결과를 최근 급속 시제품 제작기(rapid prototyping machine)와 함께 사용하게 되면 처음 개념설계에서 최초시제품의 형상을 예측하고 제작하는 데 많은 시간을 절약할 것으로 판 단된다. 그러나 토폴로지 최적화에 따른 구조물은 구조물의 한계 질량내에서 평균 강성이 가장 큰 구조물일 뿐, 국부적인 응력한계에 대한 최적화는 아니다. 따라서 최종적인 최적화 형상을 얻기 위해서는, 먼저 한계질량을 갖는 최적 토폴로지 구조물의 모델을 구하고, 이 모델에 대하여 설계변수에 따른 민감도 해석을 수행하여 최대응력의 한계값을 갖는 구조를 구하면 된다. 그림 10은 이러한 토폴로지 최적화와 민감도 해석을 통한 최적화를 수행하는 복합 최적설계 과정에 흐름도이다. 설계민감도 해석은 본 연구의 범위에 포함되지 않아서 여기서는 제외하였지만, 이에 관한 일반 상업화된 소프트웨어들이 많이 나와 있으므로 이를 참조하면 된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.24 no.1
• /
• pp.61-67
• /
• 2011

This study is concerned with the shape optimization of structural members frequently found in critical area in a structure system, that is, highly stressed zone. Isogeometry analysis is well known to be the very efficient way to integrate the geometric modeling(CAD) and computational analysis(CAE). This can be accomplished by directly using the geometric modeling by NURBS(Non-Uniform Rational Basis Spline). In this study, an efficient computer code adopting the isogeometry concept has been developed for the structural analysis, in which CAD information can be directly used in the finite element modeling. In order to show the validity of the present code, the present results are compared with those by using the commercial package, that is, MSC/NASTRAN. The present isogeometric analysis procedure has been integrated with the optimization procedure to deal with the optimization problem found in the context of structural mechanics. The present system has been successfully applied to the shape optimization of cantilever structure having bracket. From the present study, it can be seen the validity of the present approach and computer codes developed in this study. This paper ends with some discussions about the practical usefulness of the present approach which is based on isogeometry analysis, and extension of the present study.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.12 no.3
• /
• pp.1-15
• /
• 1992

A Practical and easily applicable methods for the numerical analysis and the optimum design of continuous and horizontally curved two-way slab systems with twelve possible edge conditions are presented. The proposed method for the numerical structural analysis is based on the use of design moment coefficients which are derived from the elastic theory of thin curved plates. The optimum values are selected from within the feasible region in the design space defined by the limit state requirements. The sequential linear programming is introduced as an analytical method of nonlinear optimization. The optimum design variables, including a effective depth and transformed steel ratios per unit width of middle and column strips of slabs, are then determined.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.403-407
• /
• 2012

The purpose of this study is to find the optimum skirt size for a composite pressure vessel using optimum analysis technique. The size optimization for skirt shape of a composite pressure vessel was conducted using sub-problem approximation method and batch processing codes programmed by APDL(ANSYS Parametric Design Language). The thickness and length of skirt part were selected as design variables for the optimum analysis. The objective function and constraints were chosen as weight and displacement of skirt part, respectively. The numerical results showed that the weight of skirt of a composite pressure vessel would be saved by maximum 4.38% through the size optimization analysis for the skirt shape.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.12
• /
• pp.1325-1333
• /
• 2011

An analytical, numerical, and experimental comparison of the hydraulic and thermal performance of new vascular channels with semicircular cross sections was conducted. The following conditions were employed in the study: Reynolds number, 30-2000; cooling channels with a volume fraction of the cooling channels, 0.04; and pressure drop, $30-10^5$ Pa. Three flow configurations were considered: first, second, and third constructal structures with diameters optimized for hydraulic operations. To validate the proposed vascular designs by an analytical approach, 3-D numerical analysis was performed. The numerical model was also validated by the experimental data, and the comparison results were in excellent agreement in all cases. The validation study against the experimental data showed that compared to traditional channels, the optimized structure of the cooling plates could significantly enhance heat transfer and decrease pumping power.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.12 no.2
• /
• pp.141-148
• /
• 1999

변위 근거 유한요소해석을 사용하는 대부분의 위상 최적화 기법은 요소의 안정성 부족으로 인하여 체스판 무늬가 주기적 형태로 반복하여 설계영역 내부에 나타난다. 본 연구에서는 선형요소를 이용하면서 최적화 알고리즘의 안정성에 영향을 주지 않고 간단하게 모든 최적화 알고리즘에 이용 가능한 체스판무늬 형성 방지책을 개발하였다. 본 연구의 체스판무늬 형성 방치책에서는 먼저 각 선형요소를 구성하는 절점들의 부치분율을 설계변수로 선정하고, 요소내부의 부피분율을 설계변수로 표현하기 위한 선형 보간함수로 선형요소들의 형상함수를 선정하였다. 그리고, 설계변수와 등가 재료상수와의 상관 관계식은 평균장 근사이론을 이용하여 균질화된 재료에 벌칙인자가 도입된 관계식을 이용하였다. 또한, 본 연구에서는 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 위상 최적화문제를 해석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2005.07c
• /
• pp.2330-2332
• /
• 2005

마이크로 스트립 선로는 제작상의 편의성으로 인해 많은 형태의 초고주파 회로에 다양한 구조로 적용된다. 하지만 실제 설계과정에서 다양한 형상에 따른 전자기적 해석이 쉽지 않고, 구조상의 불연속성은 시스템의 성능을 감쇄 시키는 원인이 된다. 본 논문은 마이크로 스트립 라인의 전자파 특성을 해석하고, 이로 인해 최적의 형상을 찾는 방법을 제시한다. 이 최적화 방법으로 유한 차분법 설계민감도 해석 방법을 도입하여 형상을 변화 시키며, 전자파 해석 툴을 이용하여 해석된 결과를 바탕으로 설계민감도를 계산하고 수정하므로 형상 최적화를 이룬다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.30 no.7
• /
• pp.1-10
• /
• 2002

Multidisciplinary Design Optimization (MDO) is a new design approach, which aims to reduce the design cycle and the development cost, while improving the performance of the product. In order to develop a framework software where the multidisciplinary design is possible, several methods about the analysis codes integration, the analysis and optimization process management, and the software architecture, are proposed in this study. Centralized DataBase Management System (DBMS) is adopted. Both the Dynamic Link Library(DLL) and the File Interface are suggested and implemented as analysis codes integration methods. To efficiently manage the optimization process and the data flow, the Graphic Programming approach is introduced. The proposed integration methods are verified by two test case examples: Simple house design example and the aircraft wing design problem using three dimensional Panel Code.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
• /
• v.1 no.1
• /
• pp.87-94
• /
• 1989

철근콘크리트 뼈대구조와 같이 설계변수가 과다하고, 제약조건식이 복잡한 구조물의 최적화를 위하여는 구조물을 여러개의 부분구조물로 분할하여 최적해를 구하는 분할법이 많이 사용되고 있다. 그러나 기존의 분할법에 의한 최적화는 구조해석과정과 고정된 부재력에대한 단면설계변수의 부분최적화 과정만으로 이루어지기 때문에, 최적해를 구하려면 반복적인 재해석과정만을 수행하지 않으면 안된다. 따라서 본 연구에서는 다단계분할법에 의하여 철근콘크리트 뼈대구조의 최적화 문제를 3단계로 형성하고, 분할된 부분최적화문제의 최적화시 전체구조의 강성 및 부재력 변화가 반영되어 부분 구조물의 결합을 유지시킬 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 최적화 문제에서 설계변수로는 단면의 크기, 철근량, 모멘트 재분배율등을 취하고,목적함수는 경비함수, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 부재강도, 시방서의 요구사항등을 고려하여 문제를 형성하였다. 본 연구에서 개발한 다단계 최적화과정의 첫째 단계에서는 탄성해석에 의하여 재분배모멘트의 설계공간을 형성한다. 이 때 부재력변화량추정(forece approximation technique)에 의하여 단면치수의 변화에 따른 부재력의 변화를 제약조건식 내에 포함시킬 수 있도록 하였다. 둘째 단면에서는 첫째 단계에서 구한 부재력변화량추정이 포함된 제약조건식 내에서 무제약최소화기법에 의하여 단면치수를 최적화하도록 하였다. 셋째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 이 때 재분배모멘트의 변화에 따른 단면설계 변수의 변화는 둘째 단계에서 구한 설계민감도(design sensitivity)를 이용하여 반영시키도록 하였다. 제안된 알고리즘을 1층 2경간 및 2층 1경간 뼈대구조에 적용하여 알고리즘의 타당성과 효율성을 입증하였다. 따라서 본 연구의 알고리즘은 철근 콘크리트 뼈대구조의 최적설계에 안정성있게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.