• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.241-243
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• 1998

This paper describes a new method for the faster shape optimization of the electromagnetic devices. In a conventional iterative method of shape design optimization using design sensitivity based on a finite element method, meshes for a new shape of the model are generated and a discretized system equation is solved using the meshes in each iteration. They cause much design time. To save this time, a polynomial approximation of the finite element solution with respect to the geometric design parameters using Taylor expansion is constructed. This approximate state variable expressed explicitly in terms of design parameters is employed in a gradient-based optimization method. The proposed method is applied to the shape design of quadrupole magnet.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제7권3호
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• pp.283-288
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• 2006

A mathematical methodology is proposed for designing nozzle hole shapes producing controlled geometric cavitation. The proposed methodology uses an unstructured RANS flow solver, with the ability to compute sensitivity derivatives via an adjoint algorithm. The adjoint formulation for the N-S equations is presented while variation of the turbulence viscosity is not taken into account during the geometry modifications. The sensitivities are calculated in a mode independently of the shape parameterisation. The method is used to develop and evaluate conceptual shapes for nozzle hole cavitation reduction. The localized region at the hole inlet producing cavitation, is parameterised using its radius of curvature, while a cost function is formulated to eliminate the negative pressures present at this location. Sensitivity derivatives are used to assess the dependence of the localized region on the minimum pressure, and to drive the geometry to the targeted shape. The results show that the computer model can provide nozzle hole entry shapes that produce predefined flow characteristics, and thus can be used as an inverse design tool for nozzle hole cavitation control.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.497-504
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• 2012

유한요소 해석법에서는 CAD 모델을 유한요소 모델로 이산화하기 때문에 CAD와 해석 모델의 차이로 인해 형상 설계민감도 및 최적설계에서 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 반면에 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있기 때문에 전술된 여러 어려움들을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 일반 곡면 좌표계에서 아이소-지오메트릭 해석 모델을 정식화하여 곡면 부재에 대한 구조해석과 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. 아이소-지오메트릭 해석에서는 법선, 접선, 곡률 등과 같은 고차의 기하학적 정보들이 엄밀하게 표현될 수 있기 때문에 주어진 CAD 모델에 적합한 일반 곡면 좌표계를 생성해 낼 수 있다. 기존의 아이소-지오메트릭 구조해석 및 설계민감도 해석 결과와 비교하여 제안된 해석방법론이 더 정확한 해와 더 빠른 수렴성을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 추계학술대회논문집
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• pp.45-48
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• 1999

The optimal blank design method by sensitivity analysis has been applied to the formings of oil-pan, tailored blank and front panel have been chosen as the examples. Die shape is prepared by a commercial CAD system. Excellent results has been obtained between the numerical results and the target contour shapes. Through the investigation, the proposed systematic method of optimal blank design is found to be effective in the practical forming processes.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.339-345
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• 2007

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 평면 탄성문제의 변분식을 유도하였다. 등기하 해석법은 새로이 부각되고 있는 해석법으로서 기저 함수가 NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines) 로부터 직접 생성되므로 해 공간은 CAD 모델을 구성하는 함수로써 표현된다. 또한 CAD 모델의 B-Spline 기저 함수를 직접 사용하므로 기하학적으로 엄밀한 형상을 표현할 수 있고 요소망의 재구성 없이 해석모델을 정밀화(Refinement)할 수 있는 강점이 있다. 본 논문에서는 이를 확장하여 연속체 기반의 애드조인트 설계 민감도 해석법을 사용하는 등기하 설계민감도 해석법을 유도하였다. 기존의 유한요소 기반형상 최적설계는 형상의 매개화에 어려움을 겪었으나 등기하 기반 최적설계에서는 기하학적 정보가 이미 B-spline 기저함수와 조정점에 포함되어 있으므로 이러한 어려움을 피할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 몇몇 수치 예제를 통해서 등기하 해석법을 사용한 설계 민감도 해석을 수행하였으며 유한차분 민감도와 비교하여 정확성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권11호
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• pp.2262-2269
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• 2002

Process optimization is carried out to determine process parameters which satisfy the given design requirement and constraint conditions in sheet metal forming processes. Sensitivity -based-approach is utilized for the optimum searching of process parameters in sheet metal forming precesses. The scheme incorporates an elasto-plastic finite element method with shell elements . Sensitivities of state variables are calculated from the direct differentiation of the governing equation for the finite element analysis. The algorithm developed is applied to design of the variablc blank holding force in deep drawing processes. Results show that determination of process parameters is well performed to control the major strain for preventing fracture by tearing or to decrease the amount of springback for improving the shape accuracy. Results demonstrate that design of process parameters with the present approach is applicable to real sheet metal forming processes.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집C
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• pp.580-585
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• 2001

A response surface method(RSM) is utilized for structural optimization and implemented on a parametric CAD platform. Once an approximation of the performance function is made, no formal design sensitivity analysis is necessary. The approximation gives the designer the sensitivity information and furthermore intuition on the performance functions. The scheme for the design of experiment chosen for the RSM has a large influence on the accuracy of converged solutions and the amount of computation. The D-optimal design criterion as implemented in this paper is found efficient for the structural optimization. The program is developed on a parametric CAD platform and tested using several shape design problems of such as a torque arm and a belt clip. It is observed that the RSM used provides a faster convergence than other approximation methods for design sensitivity.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.77-81
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• 2002

A new method of optimal blank shape design using the initial nodal velocity (INOV) has been proposed for the drawings of arbitrary shaped cups. With the given information of tool shape and the final product shape, corresponding initial blank shape has been found from the motion of boundary nodes. Although the sensitivity method, the past work of Hynbo Shim and Kichan Son, has been proved to be excellent method to find optimal blank shapes, the method has a problem that a couple of deformation analysis is required at each design step and it also exhibits an abnormal behaviors in the rigid body rotation prevailing region. In the present method INOV, only a single deformation analysis per each design stage is required. Drawings of practical products as well as oil-pan have been chosen as the examples. At every case the optimal blank shapes have been obtained only after a few times of modification without predetermined deformation path. The deformed shape with predicted optimal blank almost coincides with the target shape at every case. Through the investigation the INOV is found to be very effective in the arbitrary shaped drawing process design.

• 소성∙가공
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• 제11권6호
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• pp.487-494
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• 2002

A new method of optimal blank shape design using the initial nodal velocity (INOV) has been proposed for the drawings of arbitrary shaped cups. With the given information of tool shape and the final product shape, corresponding initial blank shape has been found from the motion of boundary nodes. Although the sensitivity method, the past work of the present authors, has been proved to be excellent method to find optimal blank shapes, the method has a problem that a couple of deformation analysis is required at each design step and it also exhibits an abnormal behaviors in the rigid body rotation prevailing region. In the present method INOV, only a single deformation analysis per each design stage is required. Drawings of practical products as well as oil-pan, have been chosen as the examples. At every case the optimal blank shapes have been obtained only after a few times of modification without predetermined deformation path. The deformed shape with predicted optimal blank almost coincides with the target shape at every case. Through the investigation the INOV is found to be very effective in the arbitrary shaped drawing process design.

• 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.