• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권1호
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• pp.79-94
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• 2010

This study shows how uncertainties of data like material properties quantitatively have an influence on structural topology optimization results for dynamic problems, here such as both optimal topology and shape. In general, the data uncertainties may result in uncertainties of structural behaviors like deflection or stress in structural analyses. Therefore optimization solutions naturally depend on the uncertainties in structural behaviors, since structural behaviors estimated by the structural analysis method like FEM need to execute optimization procedures. In order to quantitatively estimate the effect of data uncertainties on topology optimization solutions of dynamic problems, a so-called interval analysis is utilized in this study, and it is a well-known non-stochastic approach for uncertainty estimate. Topology optimization is realized by using a typical SIMP method, and for dynamic problems the optimization seeks to maximize the first-order eigenfrequency subject to a given material limit like a volume. Numerical applications topologically optimizing dynamic wall structures with varied supports are studied to verify the non-stochastic interval analysis is also suitable to estimate topology optimization results with dynamic problems.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.2179-2182
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• 2009

최근, 광학기계시스템에 새로운 구조 모델은 저비용, 고성능 및 품질의 개념설계에서 출발해야 할 필요성이 있다. 이런 관점에서, 기계적 구조의 개념설계와 연관된 구조적-위상적 형상은 구조적 강성과 감량과 같은 시스템 성능에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는, 최적설계방법이 대구경 구조물의 설계단계에 제시되었다. 먼저, 위상 최적화법을 이용하여 구조물의 최적 배열과 보강방안을 얻었고, 사이즈 최적화와 다분야 최적기법을 사용한 세부 설계를 수행하였다. 그 일례로, 이 방법들을 대구경 구조물 설계에 적용하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.705-712
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• 2008

본 연구에서는 그라운드 구조법을 이용하여 콘크리트 구조형태의 최적화에 대한 수치 실험을 하였다. 마이크로 격자 모델은 단위 셀의 집합체로 구성되었다. 해석 과정은 각 부재의 응답계를 강성에 피드백 시켜서 유한요소해석을 반복하였다. 이 해석의 반복을 통하여, 트러스 모델은 수리적 최적화 수법이 아니라 국소적인 응력 상태를 이용하여 위상적인 구조 형태와 구조적 형상을 표현하였다. 격자 트러스 모델을 여러 예제에 적용하여 형상 배치 문제를 해석하는데 성공하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권8호
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• pp.906-915
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• 2006

This study concerns an advanced 3D surface reconstruction method that the vertices of surface model can be completely matched to the unstructured point cloud measured from arbitrary complex shapes. The concept of bounding voxel model is introduced to generate the mesh model well-representing the geometrical and topological characteristics of point cloud. In the reconstruction processes, the application of various methodologies such as shrink-wrapping, mesh simplification, local subdivision surface fitting, insertion of is isolated points, mesh optimization and so on, are required. Especially, the effectiveness, rapidity and reliability of the proposed surface reconstruction method are demonstrated by the simulation results for the geometrically and topologically complex shapes like dragon and human mouth.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.651-652
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• 2008

This research presents a multi-objective optimal design employing topological approach to maximize magnetic energy while minimizing structural deformation which is caused by magnetic reluctance force and magnetostriction. A design sensitivity formula is derived by employing the adjoint variable method (AVM) to avoid numerous sensitivity evaluations for a coupled magneto-mechanical analysis. The sensitivity analysis is verified using the finite difference method (FDM) in a C-shape actuator. A linear actuator used in a home appliance is examined for optimal design and demonstrates the strength of the proposed topology optimization approach.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.693-696
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• 2011

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적 설계를 수행하였다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어 할 수 있다. 형상 최적 설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 압력(acoustic pressure)은 주기성을 갖는 음향 결정에 대해서 헬몰츠(Helmoltz)형태의 지배 방정식을 풀어서 얻을 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평 방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽 (Noise barrier)을 고려한다. 결정의 위치는 고정되어 있고, 결정의 형상을 설계 변수로서 음파의 거동을 제어할 수 있도록 하였다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽사이의 음파 투과를 모사하였다. 복잡한 형상 변화를 표현하기 위해 임시적 경계를 이용한 레벨셋 방법을 사용하였다. 설계 민감도 해석을 통해 목적함수가 감소하는 방향으로 경계에서의 수직 벡터를 계산하고, 이를 헤밀턴-자코비(Hamilton-Jacob) 방정식에 대입하여, 최적의 형상을 나타내는 레벨셋 함수를 구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.97-104
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• 2018

본 논문에서는 페이즈필드 설계법 기반의 피로 제약 조건 구조물의 위상최적설계를 수행하였다. 페이즈필드 설계법의 도입으로 기존의 위상최적설계법에서 발생하기 쉬운 중간 영역의 크기를 크게 감소시켰다. 수정된 upper bound P-norm의 도입으로 모든 지점의 응력 성분을 고려하면서, 전역적 응력값이 국부적 최대 응력값과 근사한 값을 가질 수 있도록 설정하였다. 또한 기존의 피로 파괴 제약 조건 위상최적설계에서 다루지 않았던 응력 수정 계수에 대한 고려를 위하여 위상최적설계 결과물의 1차 주응력 성분을 고려하여 응력 수정 계수를 도입하고 이에 따라 허용 응력 진폭 값을 수정 하였다. 이를 통하여 인장 응력으로 인한 내구 한도 감소 요인을 반영한 체계적인 설계 방안을 제시하였다.