The General conceptual constitution of structural optimization is formulated and the algorithm using the gradient projection method and design sensitivity analysis is discussed. Examples of minimum-weight design for six-story steel plane frame are taken to illustrate the applicability of this algorithm. The advantages of this algorithm such as marginal cost and design sensitivity analysis as well as system analysis are explained.
Kong, Chang-Duk;Park, Hyun-Bum;Lee, Kyung-Sun;Choi, Won
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2011.11a
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pp.501-504
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2011
In this study, structural design of the propeller blade for turboprop aircraft was performed. The propeller shall have high strength to get the thrust to fly at high speed. The high stiffness and strength carbon/epoxy composite material was used for the major structure and skin-spar-foam sandwich structural type was adopted for improvement of lightness. As a design procedure for the present study, firstly the structural design load was estimated through investigation on aerodynamic load and then flanges of spars from major bending loads and the skin from shear loads were preliminarily sized using the netting rule. In order to investigate the structural safety and stability, stress analysis was performed by finite element analysis code MSC. NASTRAN. Finally, it is investigated that designed blade have high efficiency and structural safety to analyze of aerodynamic and structural design results.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.9
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pp.127-134
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2004
It is difficult to have the existing structural optimization using coupled field analysis from CFD to structure analysis when the structure is influenced of fluid. Therefore in an initial model of this study after doing parameter design from the background of shape using topology optimization. and it is making a approximation formula using by the CFD-structure coupled-field analysis and design of experiment. By using this result, we conducted multi-objective optimization. We could confirm efficiency of stochastic method applicable in the scene of structure reliability design to be needed multi-objective optimization. And we presented a way of design that could overcome the time and space restriction in structural design such as the butterfly valve with the less experiment.
Substructuring-based hierarchical approach for design analysis and optimization of structural frames is presented in this study. The conceptual framework of this method is in the hierarchical modeling for design processes as well as structural systems and the methodology combining substructuring analysis and multilevel optimization. Mathematical models for analysis and synthesis are established on the common basis of substructuring systems. Modularized behavioral analysis, design sensitivity analysis and optimization are linked and integrated on the mathematical and structural basis of substructuring. Substructures are coordinated with the active constraints for system level and the weight ratio criteria. Numerical examples for test frames show the validity and effectiveness of the present approach.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1998.03a
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pp.258-262
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1998
A structural design based of finite element analysis has been performed to investigate the reliable automatic transport system. For the procedure, different cross-sectional geometric factors were calculated and compared in detail. The von-Mises stresses were chosen to maintain a solid loading braring capacity for the safe design. Parametric studies showed that it is more inportant for the plate bending problem than the vertical loads of hanging bar to assess the safe and economic structural design.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.5
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pp.97-106
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1990
A method of weight evaluation of the load-bearing structural elements of cars is presented and the weight ratio of the analysis model is investigated. Replacing the materials of floor elements of the car into the high-strength steel, a considerable weight-reduction of the model has been obtained. The 1500cc model is selected for the present study and the stick model analysis is employed for the structural analysis. The torsional stiffness of the weight-reduced model is also evaluated and it is shown it has a reasonable rigidity. The ratio of the weight of the load-bearing structural elements to the unladen vehicle weight of cars is about 0.12for the 1500cc model and the weight-reduction of this study can be obtained around 17% of the weight of the load-bearing structural elements.
Park, Sung-Kyoon;Jeong, Hee-Moon;Kim, Myung-Hoon;Kim, Hyung-Tae;Ha, Sung-Kyu
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.11
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pp.1840-1848
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2003
This paper presents the structural analysis and optimum design of a vertical micro-gyroscope with decoupled 2 degrees of freedom (DOF), driven by electrostatic force. Simplified beam models were presented to derive the structural stiffness of the driving spring of the U shape and the sensing spring of I shape. A finite element analysis (FEA) was performed to validate each derivation. A total mass and a polar mass moment of inertia were also obtained and used in calculating the resonance frequency at each mode of the 2 DOF. The resonance frequencies of the total system were calculated using the proposed models and it has been found that they were in excellent agreement with those of the FEA. Finally, the developed analysis program was then linked to an optimum design module, and an optimum design of the micro-gyroscope was successfully performed.
The integrity assessment of reactor vessel internals should be conducted in the design process to secure the safety of nuclear power plants. Various loads such as self-weight, seismic load, flow-induced load, and preload are applied to the internals. Therefore, the American Society of Mechanical Engineers (ASME) Code, Section III, defines the stress limit for reactor vessel internals. The present study focused on structural response analyses of the upper guide structure upper flange. The distributions of the stress intensity in the flange body were analyzed under various design load cases during normal operation. The allowable stress intensities along the expected sections of stress concentration were derived from the results of the finite element analysis for evaluating the structural integrity of the flange design. Furthermore, seismic analyses of the upper flange were performed to identify dynamic behavior with respect to the seismic and impact input. The mode superposition and full transient methods were used to perform time-history analyses, and the displacement at the lower end of the flange was obtained. The effect of the damping ratio on the response of the flange was also evaluated, and the acceleration was obtained. The results of elastic and seismic analyses in this study will be used as basic information to judge whether a flange design meets the acceptance criteria.
Hwang, Kyung-Ju;Park, Don-U;Park, Sun-Woo;Knippers, Jan
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.3
s.25
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pp.87-95
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2007
The recent completions of free-form spatial structures provide us a very attractive form. To realize such an extraordinary shape, it is absolutely necessary that the connector systems have to be investigated the characteristics of the systems and analyzed with a practicable method. In this context, this research consists of not only literature research but also numerical analysis with selected connector systems, which was adopted in real free-form spatial structures. For numerical analysis, especially, finite element analysis (FEA) is performed with a various test parameter using a commercial program ANSYS. Consequently, the general characteristics of node connectors the moment-rotation-curves are presented by considering a large deformation effect as well as a multi-linear material properties.
In view of the importance of material reduction because of the jump in oil and steel prices, structural design studies for lifting lugs were performed. Hundreds of thousands of such lifting lug structures are needed every year for ship construction. A direct design study was reviewed using the developed design system to increase the design efficiency and provide a way of directly inserting a designer's decisions into the design system process. In order to understand the design efficiency and convenience of a lug structure, parametric studies for prototype lug shapes were performed using the developed design system. From these design studies, various patterns of design parameters for the lug structure according to changes in the main plate length were examined. Based on these parametric study results, design guides were developed for more efficiently suggesting structural data for enormous lug structures. Additionally, a more detailed structural analysis through local strength evaluations will be performed to verify the efficiency of the optimum structural design for a lug structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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