• 대한조선학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.46-54
• /
• 1980

The ship structural design problem is formulated as a general nonlinear optimization problem with constraints. Characteristics of the general structural problems and various optimization techniques are discussed, with special emphasis on penalty function method for constrained problems. A simple example of the solution of a midship structure design of cargo vessel, which complies with the rules of the Korean Register of Shipping is shown using SUMT-exterior method with some search methods.

• 한국CDE학회논문집
• /
• 제12권5호
• /
• pp.376-381
• /
• 2007

The geometric configuration in the weight-reduced structure is very required to be started from the conceptual design with low cost, high performance and quality. In this point, a structural-topological shape concerned with conceptual design of structure is important. The method used in this paper combines three optimization techniques, where the shape and physical dimensions of the structure and material distribution are hierachically optimized, with the maximum rigidity of structure and lightweight.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.237-250
• /
• 2003

강바닥판교는 수 천개의 부재가 연결된 복잡한 구조물이기 때문에 설계와 해석이 난해하다는 단점을 가지고 있어 구조특성에 적합한 효율적인 최적화 알고리즘을 개발하는 것은 실용적인 최적화이론의 활용차원에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 강바닥판교의 최적설RP를 효과적으로 수행하기 위한 개선된 다단계 최적설계 알고리즘을 제안하였다. 강바닥판교의 구조적인 특성을 반영하면서 전체 시스템을 주형과 강바닥판으로 나누기 위해 다단계 최적설계 방법 중에 하나인 등위법 (Coordination Method)을 사용하였고, 효율적인 최적설계를 위한 처짐제약조건 소거기법, 구조해석의 효율성을 높이기 위한 자동미분기법이 사용되었으며, 활하중에 의한 응력은 기존연구에서 제안된 응력재해석 기법을 사용하였다. 강바닥판은 폐단면리브의 형식과 같은 이산형 설계변수와 바닥판의 두께 가로보의 치수와 같은 연속형 설계변수가 혼합되어 있는 형태로 구성되어 있다. 이에 본 연구에서는 강 바닥판의 최적화를 위해 수정된 유전자 알고리즘을 사용하였다. 수치예제를 사용하여 제안된 알고리즘의 효율성과 수렴성을 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제88권3호
• /
• pp.273-285
• /
• 2023

This study examines how the interaction between soil and a wind turbine's supporting system affects the optimal design. The supporting system resting on an elastic soil foundation consists of a steel conical tower and a concrete circular raft foundation, and it is subjected to wind loads. The material cost of the supporting system is aimed to be minimized employing various metaheuristic optimization algorithms including teaching-learning based optimization (TLBO). To include the influence of the soil in the optimization process, modified Vlasov and Gazetas elastic soil models are integrated into the optimization algorithms using the application programing interface (API) feature of the structural analysis program providing two-way data flow. As far as the optimal designs are considered, the best minimum cost design is achieved for the TLBO algorithm, and the modified Vlasov model makes the design economical compared with the simple Gazetas and infinitely rigid soil models. Especially, the optimum design dimensions of the raft foundation extremely reduce when the Vlasov realistic soil reactions are included in the optimum analysis. Additionally, as the designated design wind speed is decreased, the beneficial impact of soil interaction on the optimum material cost diminishes.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.233-238
• /
• 2008

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 실용적인 공학문제에 대한 많은 최적설계 문제에서는 초기의 데이터가 CAD 모델로부터 주어지는 경우가 많다. 그러나 대부분의 설계 최적화 도구들은 유한요소법에 기초하고 있기 때문에 설계자는 이에 앞서 CAD 데이터를 유한요소 데이터로 변환해야 한다. 이 변환과정에서 기하 모델의 근사화에 따른 수치적 오류가 발생하게 되고, 이는 응답 해석뿐만 아니라 설계민감도 해석에 있어서도 정확도 문제를 발생시킨다. 이러한 점에서 등기하 해석법은 형상 최적설계에 있어서 유망한 방법론 중 하나가 될 수 있다. 등기하 해석법의 핵심은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 정확히 일치한다는 것이다. 이러한 기하학적으로 정확한 모델은 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서도 사용된다. 이로 인해 높은 정확도의 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이는 설계구배 기반의 최적화에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 수치 예제를 통하여 본 논문에서 제시된 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 타당함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권12호
• /
• pp.1403-1413
• /
• 2014

구조최적설계는 구조물의 성능 개선을 추구하며, 항공 및 자동차의 설계 등에서 사용된다. 최근에는 구조최적설계를 위한 상용 소프트웨어들이 잘 개발되어 있기 때문에 산업 분야에서 쓰임이 활발해지는 추세이다. 본 연구에서는 구조최적설계 상용 소프트웨어 중에서 많이 사용되는 Genesis, MSC. Nastran과 OptiStruct에 대해 성능 비교 연구를 수행한다. 최적설계의 관점에서 소프트웨어 성능은 설계결과의 우수성과 수행에 소요된 CPU 시간으로 평가할 수 있다. 치수최적설계, 형상최적설계와 위상최적설계에 대하여, 구조 예제들을 풀이한다. 공정한 비교를 위하여 구조최적설계의 수행 환경과 방법은 동일하게 통일한다. 또한 최적설계 결과를 분석하고 각 소프트웨어의 성능과 특징에 대해 토의한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.173-176
• /
• 2004

In this study, the multidisciplinary aerodynamic-structural optimal design is carried out for the supersonic fighter wing. Through the aeroelastic analyses of the various candidate wings, the aerodynamic and structural performances are calculated such as the lift coefficient, the drag coefficient and the deformation of the wing. In general, the supersonic fighter is maneuvered under the various flight conditions and those conditions must be considered all together during the design process. The multi-point design, therefore, is deemed essential. For this purpose, supersonic dash, long cruise range and high angle of attack maneuver are selected as representative design points. Based on the calculated performances of the candidate wings, the response surfaces for the objectives and constraints are generated and the supersonic fighter wing is designed for better aerodynamic performances and less weights than the baseline. At each design point, the single-point design is performed to obtain better performances. Finally, the multi-point design is performed to improve the aerodynamic and structural performances for all design points. The optimization results of the multi-point design are compared with those of the single-point designs and analyzed in detail.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2000년도 가을 학술발표회논문집
• /
• pp.40-47
• /
• 2000

One of the drawbacks of GA-based structural optimization is that the fitness evaluation of a population of hundreds of individuals requiring hundreds of structural analyses at each CA generation is computational too expensive. Therefore, a parallel genetic algorithm is developed for structural optimization on a cluster of personal computers in this paper. Based on the parallel genetic algorithm, a population at every generation is partitioned into a number of sub-populations equal to the number of slave computers. Parallelism is exploited at sub-population level by allocationg each sub-population to a slave computer. Thus, fitness of a population at each generation can be concurrently evaluated on a cluster of personal computers. For implementation of the algorithm a virtual distributed computing system in a collection of personal computers connected via a 100 Mb/s Ethernet LAN. The algorithm is applied to the minimum weight design of a steel structure. The results show that the computational time requied for serial GA-based structural optimization process is drastically reduced.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제13권5호
• /
• pp.479-490
• /
• 2002

The structural dynamic optimization problem based on probability is studied. Considering the randomness of structural physical parameters and the given constraint values, we develop a dynamic optimization mathematical model of engineering structures with the probability constraints of frequency, forbidden frequency domain and the vibration mode. The sensitivity of structural dynamic characteristics based on probability is derived. Two examples illustrate that the optimization model and the method applied are rational and efficient.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
• /
• pp.321-326
• /
• 2007

The joined-wing is a new concept of the airplane wing. The fore-wing and the aft-wing arc joined together in the joined-wing. The range and loiter are longer than those of a conventional wing. The joined-wing can lead to increased aerodynamic performances and reduction of the structural weight. The structural behavior of the joined-wing has a high geometric nonlinearity according to the external loads. The gust loads are the most critical loading conditions in the structural design of the joined-wing. The nonlinear behavior should be considered in the optimization of the joined-wing. It is well known that conventional nonlinear response optimization is extremely expensive: therefore, the conventional method is almost impossible to use in large scale structures such as the joined-wing. In this research, geometric nonlinear response structural optimization is carried out using equivalent loads. Equivalent loads are the load sets which generate the same response field in linear analysis as that from nonlinear analysis. In the equivalent loads method, the external loads are transformed to the equivalent loads (EL) for linear static analysis, and linear response optimization is carried out based on the EL.