• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.229-237
• /
• 2008

본 연구에서는 항공기 날개를 설계하기 위하여 공기역학과 구조해석을 통합한 다분야 설계최적화(MDO) 프레임웍을 구성하였다. 파라미터 모델링 기법을 사용하여 최적화 전 과정을 자동화하였다. 공력해석은 Fluent를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gridgen을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 유한요소해석을 위한 격자는 MSC.Patran의 PCL 기능을 사용한 파라미터 방법으로 자동으로 생성되도록 하였다. 공력하중은 volume spline method를 사용하여 구조하중으로 변환시켰다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 최적화 문제로 목적 함수는 날개의 무게의 최소화, 제약조건은 양항비와 날개의 변위로 정하였다. 그리고 종횡비, 테이퍼 비 및 후퇴각을 설계변수로 정의하였다. 최적화 시험 결과는 본 MDO 프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.

• 한국안전학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.1-6
• /
• 2015

The actual condition is that environmental pollution due to the development of various industries has recently become a serious issue. An interest in improving the gas mileage is rising due to an increase in the number of vehicles in the era of high oil price in particular. In order to solve this problem, priority should be given to light-weight design of car body, However, at present, a design method enabling the conventional steel plate to be replaced is direly needed in order to guarantee passengers' safety according to excessive light-weight design of car body. In this study, in order to apply a design method that could realize fuel savings and environmental pollution prevention through an improvement in gas mileage together with meeting the safety requirements for vehicles, it was supposed that CFRP/Al composites member would be used as primary structural member. And to this end, it was intended to obtain optimum design data by experimentally implementing external impulsive load applied to the car body. According to results of impact test of CFRP/Al composites member, a collapsed shape of folding, crack, and bending occurred. So, it was possible to find that energy was observed. And in case of specimen having an angle of $90^{\circ}$ in the outermost layer and stack sequence of $[90^{\circ}{_2}/0^{\circ}2]s$, its collapsed length was shown to be short. Therefore, it was possible to find that the absorbed energy was shown to be higher by 20% or above at the maximum.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.65-72
• /
• 2009

본 연구는 주어진 부피제약조건 하에서 최대강성을 구현하는 고층 철골 트러스 시스템의 단면치수 재조정 프로세스를 보여준다. 이러한 치수최적설계는 경사도법에 근거한 최적정 방법에 의해 수치적으로 연산된다. 전형적인 치수최적설계에서는 변위나 응력제약조건 하에서 구조물의 최소중량을 구현하지만, 본 연구에서 소개되는 치수최적설계는 이것과 반대의 프로세스를 가진다. 즉, 부피와 같은 재료제약조건 하에서 최대강성을 구현한다. 본 연구는 기존의 치수최적설계방법의 대안으로서 그 의미를 가질 수 있다. 고층 철골트러스 구조시스템의 수치 예제를 통하여 부재 단면치수 재조정 설계가 기존의 최소중량설계와 반대인 최대강성 이산화 치수최적설계를 통하여 적합하게 수행됨이 증명되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.75-82
• /
• 2007

본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권7호
• /
• pp.4398-4404
• /
• 2015

스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.82-89
• /
• 1999

설계자는 설계를 진행시켜 가면서 많은 의사 결정을 내려야 한다. 그 결정은 크게 선택 결정과 타협 결정으로 나뉘어질 수 있다. 두 결정의 결과는 설계자의 의사에 크게 의존하기 때문에 설계자의 의사를 체계적이고 정확하게 반영시켜줄 필요가 있다. AHP 기법은 불분명한 선택 문제에 있어서 문제를 계층적으로 분석하여 평가함으로써 설계자의 의사를 체계적으로 반영시켜줄 수 있다. 또한 정성적인 성질들을 정량적인 판단 기준에 따라 평가함으로써 설계자의 의사를 보다 일관적으로 반영할 수 있다. 보통 공학 문제의 경우 하나의 설계 대안을 선택하고 또한 그 대안의 주요 치수를 동시에 결정해야 하는 결합된 문제이다. 이때 선택에 필요한 각 대안의 속성이 타협 문제 변수들의 함수로 표현되기 때문에 최적화 과정 중에 계속 변화하게 된다. 또한 여러 속성을 고려할 경우 자릿수와 단위가 모두 다르기 때문에 속성들의 평가가 표준적으로 이루어져야 한다. 이 부분에 학습된 인공 신경망을 도입함으로써 변화하는 속성치를 자동적으로 평가할 수 있으며 설계자의 의사와 경험적인 지식도 반영할 수 있게 하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.817-824
• /
• 2010

약 콘크리트 격납구조물은 구조적 안전성이 뛰어나고 경제적이므로 원자력발전소 격납건물, LNG 저장탱크 등에 널리 사용되고 있다. 격납구조물 중 지붕 돔의 형태는 구조적 안전성, 물량 및 시공 난이도에 큰 영향을 미치므로 최적의 두께와 곡률을 도출하고자 하는 노력이 필요하다. 한편 일반적으로 PSC 구조로 설계되는 링빔은 이러한 돔을 지지하여 벽체의 변형을 최소화시키는 역할을 하며, 단면 크기와 더불어 프리스트레스 수준을 적절히 결정하는 것이 설계의 핵심이 된다. 이 연구에서는 축대칭 회전쉘의 막이론을 적용하여 본설계 시의 유한요소해석에 앞서 돔과 링빔의 초기 형상이나 프리스트레스 수준을 효율적으로 결정할 수 있는 기법을 제안하였다. 이러한 기법을 국내에서 시공된 격납구조물의 돔과 링빔에 적용하여 분석하고 단면 형상이나 프리스트레싱 설계에 대한 개선 방안을 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권4호
• /
• pp.467-474
• /
• 2010

용접이음부의 신뢰성 확보는 구조물의 건전성과 내구성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 가스용접 이음재의 피로설계기준(fatigue design criterion)을 정하기 위해서는 피로시험을 수행하여 ${\Delta}P$-Nf 관계를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 피로데이터를 장시간 획득하는 과정에서 여러 가지 변동인자에 의해서 피로데이터가 영향을 받기 때문에 피로데이터의 신뢰도가 떨어진다. 또한, 이음재의 재질 및 접합형태가 달라질 때마다, 각각의 경우에 대해서 새로운 피로시험이 요구됨으로 많은 시간과 비용이 소모된다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하고 신뢰성 있는 설계를 하기 위해서 필렛 가스용접 이음재를 적용, 반복피로시험을 통한 데이터를 통계적으로 분석하여, 다양한 가스용접 이음재의 피로수명을 예측함과 동시에 실제 피로시험데이터와 비교 분석하여 예측된 수명의 신뢰도(reliability)와 신뢰구간(confidence interval)을 추정함으로서 새로운 피로설계기준 방법을 제시하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제57권4호
• /
• pp.241-253
• /
• 2020

The Small-Unit Riverine Craft (SURC) is a small high-speed vessel used by navies and marine corps in relatively shallow waterway environments, such as riverine areas or littoral coasts. In the past, SURCs have primarily been rigid-hulled inflatable boats constructed using composite materials such as glass fiber reinforced plastics. More recently, single-hull SURCs have been manufactured using aluminum for weight reduction. In this study, a Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) material was applied instead to examine its feasibility in the basic design of an SURC with a hull length of 10 m. The CFRP structural design was obtained using the properties of a marine CFRP laminate, determined in a previous study. Next, the designed CFRP SURC was modeled to confirm its functionality, then compared with existing aluminum SURCs, indicating that the CFRP SURC was 41.49 % lighter, reduced fuel consumption by 30 %, and could sail 50 NM further for every hour of engine operation. A method for reducing the high cost of carbon fiber was also proposed based on the adjustment of the carbon fiber content to provide the optimum strength where required. The data developed in this study can be used as a basis for further design of CFRP craft.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제86권5호
• /
• pp.647-661
• /
• 2023

It is recognized that the installation of energy dissipation devices, such as the tuned mass damper (TMD), decreases the dynamic response of structures, however, the best parameters of each device persist hard to determine. Unlike many works that perform only a deterministic optimization, this work proposes a complete methodology to minimize the dynamic response of footbridges by optimizing the parameters of multiple tuned mass dampers (MTMD) taking into account uncertainties present in the parameters of the structure and also of the human excitation. For application purposes, a steel footbridge, based on a real structure, is studied. Three different scenarios for the MTMD are simulated. The proposed robust optimization problem is solved via the Circle-Inspired Optimization Algorithm (CIOA), a novel and efficient metaheuristic algorithm recently developed by the authors. The objective function is to minimize the mean maximum vertical displacement of the footbridge, whereas the design variables are the stiffness and damping constants of the MTMD. The results showed the excellent capacity of the proposed methodology, reducing the mean maximum vertical displacement by more than 36% and in a computational time about 9% less than using a classical genetic algorithm. The results obtained by the proposed methodology are also compared with results obtained through traditional TMD design methods, showing again the best performance of the proposed optimization method. Finally, an analysis of the maximum vertical acceleration showed a reduction of more than 91% for the three scenarios, leading the footbridge to acceleration values below the recommended comfort limits. Hence, the proposed methodology could be employed to optimize MTMD, improving the design of footbridges.