• 대한기계학회논문집A
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• 제24권3호
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• pp.645-652
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• 2000

A method for shape design sensitivity analysis is proposed utilizing commercial software ANSYS for thermal conduction problems. While the sensitivity formula is derived analytically by introduing adjoint variable concept, sensitivity calculation in practice as well as the primal and adjoint solution of thermal conduction is performed using the ANSYS very easily. Since the formula always takes boundary integral form, sensitivity evaluation in ANSYS requires a little more addition of post-processing routine which involves evaluation of boundary variable from the obtained solution. Though the BEM has been used as a better tool for this purpose, the present study shows it can also be calculated using any kind of analysis code such as ANSYS since the formula is based on analytic nature. Therefore the present study provides a new and efficient way of optimization which was not possible before using commercial software. The usefulness of the method is illustrated via a weight minimization problem of thermal diffuser.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.11-20
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• 1993

본 연구에서는 준 해석적 방법에 촛점을 맞추어 전개를 하려 한다. 대개의 최적설계방식이 그렇듯 준 해석적 방법도 치수변수에 관해 응용이 이루어졌는데 그 정 확도에 문제가 나타나지는 않는다. 그러나 최근 형상변수에 대해 응용을 할 경우 오 차가 큰 것이 발견되었다. 물론 치수변수에 관해서도 준 해석적 방법에서 오차가 존 재한다는 보고 있으나 그 절대량이 크지 않으므로 그다지 심각하지 않다고 사료된다. 여기서는 준해석적 방법의 오차의 과정이 수학적으로 전개될 것이며, 설정된 구조물에 대한 수치적 계산결과가 논의 될 것이다. 해석의 대상 구조물로는 엄밀해가 존재하 여 비교분석이 용이한 2차원 외팔보가 선택되었으며, 여러가지 방법과의 비교로서 준 해석적 방법이 논의되고 효과적인 방법선택이 제안될 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.9-16
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• 2014

레벨셋 기법과 위상민감도를 이용하여 선형 탄성 구조물에 대하여, 초기 설계형상에 의존성이 없는 위상 및 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 레벨셋 기법에서는 복잡한 위상 형상변화를 쉽게 다루기 위해 초기 영역은 고정한 채 레벨셋 함수로 표현되는 암시적 이동경계로 경계를 표현한다. 해밀턴-자코비(H-J) 방정식과 수치적으로 강건한 기법인 'up-wind scheme'은 컴플라이언스 목적함수를 최소화시키고 허용체적 제약조건을 만족시키면서, 초기 암시적 경계를 법선 속도장에 따라 최적의 형상으로 이끌어 낸다. 점근적인 정규화 개념에 근거하여, 구멍의 반지름을 0으로 접근시켜 형상 미분의 극한을 취한 위상민감도를 고려하였다. 최적조건으로부터 유도된 라그란지안의 감소 방향을 이용하여 H-J 방정식을 갱신하기 위한 속도장을 결정하였다. 개발한 방법에서는 위상민감도로부터 얻어지는 지표를 이용하여 구멍을 언제든지 어디에서나 생성가능하기 때문에 초기 구멍이 최적 형상을 얻기 위해 요구되지 않는다는 사실을 확인하였다. 또한 효율적인 최적화 과정을 위해서는 구멍 생성을 위한 조정변수의 적절한 선택이 중요함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.155-163
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• 2018

본 논문은 아이소-지오메트릭 해석에서 h-세분화를 이용한 국부 세분화법과 이에 따른 설계 민감도 해석의 방법론을 연구하였다. 다중 조밀도 방식을 이용하여 경계면에서 변위 적합조건을 만족하였고, 기존의 아이소-지오메트릭 해석의 텐서곱으로 인해 발생하는 원치 않는 자유도 증가의 문제를 극복하였다. 해석에서의 변위 적합조건과 마찬가지로, 설계 민감도 해석에서도 변위 결과와 마찬가지로 똑같은 적합조건을 만족하도록 하는 방법론을 제시하였다. 수치 예제를 통하여 본 방법론의 효율성을 입증하였고, 특별히 응력 집중 문제에서의 결과와 민감도 값을 비교하며 경계면에서의 적합조건을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.97-104
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• 2012

하이퍼볼릭 쉘로 구성된 냉각탑에서 쉘의 형상은 풍하중에 대하여 냉각탑 전체의 동적 거동에 민감하게 응답한다. 이에 따라 냉각탑 설계 시 기하형상의 결정은 매우 중요하며 일반적으로 고유진동수를 기반으로 하여 산정한다. 본 연구의 목적은 냉각탑 쉘의 구조적 거동에서 형상변수가 미치는 영향을 파악하고자 한다. 기존의 냉각탑 형상변수를 변화시켜 32개의 모델을 선정하였고 이를 1차 고유진동수를 기반으로 하여 분석한 후, 3개의 대표적인 형상을 선택하여 선형 해석을 수행하였다. 그 결과, 전체적으로 작은 반지름을 가지는 기하형상이 높은 1차 고유진동수를 나타내고 풍하중에 대하여 덜 민감한 시스템이 되는 것을 알 수 있었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제9권6호
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• pp.133-139
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• 2000

Vibrational characteristics of the vehicle structure are mainly influenced by the shape of the pillar cross section. In this paper a vehicle structural optimization technique has been developed to investigate a lightweight vehicle structure subject to constraints on natural frequencies in a simple beam-and-shell model. In this technique, the optimization procedures involve two stages. In the first stage, the section procedures involve tow stages. In the first stage, the section properties of beam elements of the vehicle structure has been optimized to have minimum weight while satisfying the constraints of natural frequencies. And, in the second stage, the shape of the cross section of the elements of the structure has been determined.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.559-567
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• 2012

초탄성을 고려한 비선형 구조의 레벨셋 기반 위상 및 형상 최적설계 방법을 개발하였다. 전체 영역에서 재료의 극단적인 불균형 분포로 기인하는 부정확한 접강성행렬(tangent stiffness matrix)로 인해, 비선형 문제의 위상 최적설계는 심각한 수렴성의 어려움을 겪는다. 이를 해결하기 위해, 임의의 형상을 표현할 수 있는 레벨셋 방법의 장점을 이용하여 정확한 접강성 행렬을 구하기 위해 명시적인 경계(explicit boundary)를 이용하였다. 레벨셋 함수로 표현되는 임의의 영역을 암시적 고정 격자(implicit fixed grid)를 이용하여 계산하는 것 대신에 명시적으로 그 영역을 이산화하기 위해 딜라우네이 삼각화 기법(Delaunay triangulation scheme)을 이용하였다. 레벨셋 방정식을 풀기 위해 최적화 조건으로부터 라그란지안(Lagrangian; 목적함수)가 감소하는 방향이 되도록 속도장을 결정하였다. 실제 영역 바깥쪽 속도장은 Adalsteinsson와 Sethian(1999)가 제안한 속도확장 기법을 이용하여 구하였다. 레벨셋 기반의 최적화 기법에 위상 민감도를 이용하여, 최적화 과정에서 원하는 시기와 위치에 위상 변화가 가능하도록 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1991년도 춘계학술대회논문집; 한국해사기술연구소, 대전; 1 Jun. 1991
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• pp.127-132
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• 1991

충격에 민감한 용기나 기계들은 운반이나 보관중에 받을 수 있는 진동충격 을 완화시키기 위해 충격 마운트를 이용하게 되며, 충격마운트는 용기나 기 계들이 허용하는 최대가속도와 이들이 취급되는 환경에 의해 적절히 선정되 어야 한다. 그러므로 내충격 설계는 최대 허용 가속도나 취급환경에 대한 사 양과 이 사양에 의한 충격 마운트의 선정, 그리고 선정된 내충격 시스템의 충격시험에 의한 오일 탬퍼의 결합용이 사용되기도 하지만 구조가 복잡하고 가격이 비싸서 대용량이 경우에만 국한되어 사용되고 있으며, 가장 경제적인 것은 방진고무를 사용한 것이다. 내충격 시스템은 일반적으로 큰 변형량을 요구하고 있으며, 방진고무의 경우 큰 변형에서는 hardening 스프링의 비선 형성을 가지고, 형상계수와 고무배합율에 따라 정적 스프링상수와 동적 스프 링상수가 큰 차이를 보이는 등, 설계상의 여러 제한이 있다. 그러나 방진고 무는 형상변화가 자유로우며 제작이 용이하기 때문에 이러한 장점을 이용하 면 저렴하고 다양한 용도의 충격마운트 제작에 효과적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 원통형 콘테이너의 내충격 설계를 위해 충격사양에 의한 충 격마운트의 설계, 설계된 내충격 시스템의 충격시험에 의한 검증을 순차적으 로 실시하여, 방진고무를 이용한 충격마운트 설계기술을 제시함으로써, 이후 방진고무제품의 설계를 위한 자료 및 과정의 제정에 도움을 주고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.1-7
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• 2011

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD와 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역에 따라 변화하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향, 곡률 등 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 통해 아이소-지오메트릭 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 유한요소 기반의 최적설계보다 더 나은 결과를 제시함을 확인하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.13-19
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• 2017

국내 유도무기 개발과정에서 가장 일반적으로 적용되는 M&S 도구는 유도탄의 각 구성품 및 공력특성 모델을 반영한 6자유도 비행모의 프로그램이다. 하지만 3세대 대전차 유도무기와 같이 영상탐색기가 적용되는 경우 6자유도 비행모의만으로 다양한 조건 하에서의 체계 성능을 확인할 수 없다. 영상탐색기의 추적 성능은 표적의 대조비나 온도차뿐만 아니라 유도탄 거동에 따른 표적 위치 이격, 회전 등에 민감하게 반응하기 때문에 유도무기 개발 과정에서 영상 추적 성능과 유도탄 비행성능을 통합하여 분석할 수 있는 M&S 도구가 요구된다. 3세대 대전차 유도무기인 현궁 개발 과정에서는 형상 설계 단계부터 '합성영상 생성 S/W'-'영상추적기'-'비행모의 프로그램'을 연동한 통합비행 M&S 도구를 개발, 적용하였다. 통합비행 M&S 도구 기반으로 몬테카를로 시뮬레이션을 수행한 후 체계 주요 성능 지수, 즉 명중률 비교를 통해 적합한 형상을 선정하였다. 본 논문에서는 3세대 대전차유도무기 형상설계를 위한 고려요소와 함께 통합비행 M&S 방법론 및 분석 결과를 기술하였다.