• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권5호
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• pp.519-528
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• 2021

One of the most efficient designs of solar trackers for photovoltaic panels is the single-axis tracker, which holds the panels along a torque tube that is driven by a motor at the central section. These trackers have evolved to become extremely slender structures due to mechanical optimization against static load and the need of cost reduction in a very competitive market. Owing to the corresponding decrease in mechanical resistance, some of these trackers have suffered aeroelastic instability even at moderate wind speeds, leading to catastrophic failures. In the present work, an analytical and experimental approach has been developed to study that phenomenon. The analytical study has led to identify the dimensionless parameters that govern the motion of the panel-tracker structure. Also, systematic wind tunnel experiments have been carried out on a 3D aeroelastic scale model. The tests have been successful in reproducing the aeroelastic phenomena arising in real-scale cases and have allowed the identification and a close characterization of the phenomenon. The main results have been the determination of the critical velocity for torsional galloping as a function of tilt angle and a calculation methodology for the optimal sizing of solar tracker shafts.

• 한국정밀공학회지
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• 제14권12호
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• pp.24-29
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• 1997

Recently, Genetic Algorithm(GA), which is a stochastic direct search strategy that mimics the process of genetic evolution, is widely adapted into a search procedure for structural optimization. Contrast to traditional optimal design techniques which use design sensitivity analysis results, GA is very simple in their algorithms and there is no need of continuity of functions(or functionals) any more in GA. So, they can be easily applicable to wide area of design optimization problems. Also, owing to multi-point search procedure, they have higher porbability of convergence to global optimum compared to traditional techniques which take one-point search method. The methods consist of three genetics opera- tions named selection, crossover and mutation. In this study, a method of finding the omtimum size and topology of drilling machine is proposed by using the GA, For rapid converge to optimum, elitist survival model,roulette wheel selection with limited candidates, and multi-point shuffle cross-over method are adapted. And pseudo object function, which is the combined form of object function and penalty function, is used to include constraints into fitness function. GA shows good results of weight reducing effect and convergency in optimal design of drilling machine.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권2호
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• pp.165-180
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• 1999

The cost effectiveness of using steel roof systems for residential buildings is becoming increasingly apparent with the decrease in manufacturing cost of steel components, reliability and efficiency in construction practices, and the economic and environmental concerns. While steel has been one of the primary materials for structural systems, it is only recently that its use for residential buildings is being explored. A comprehensive system for the design of residential steel roof truss systems is presented. In the first stage of the research the design curves obtained from the AISI-LRFD code for the manufactured cross-sections were verified experimentally. Components of the truss systems were tested in order to determine their member properties when subjected to axial force and bending moments. In addition, the experiments were simulated using finite element analysis to provide an additional source of verification. The second stage of the research involved the development of an integrated design approach that would automatically design a lowest cost roof truss given minimal input. A modified genetic algorithm was used to handle sizing, shape and topology variables in the design problem. The developed methodology was implemented in a software system for the purpose of designing the lowest cost truss that would meet the AISI code provisions and construction requirements given the input parameters. The third stage of the research involved full-scale testing of a typical residential steel roof designed using the developed software system. The full scale testing established the factor of safety while validating the analysis and design procedures. Evaluation of the test results indicates that designs using the present approach provide a structure with enough reserve strength to perform as predicted and are very economical.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.555-562
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• 2016

본 논문에서는 Nondominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II)를 이용한 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조의 다목적 최적내진설계기법을 제시한다. 부재의 단면성능을 설계변수로 사용하는 제시된 최적화기법은 내진설계를 위해 부재의 강도조건, 구조물의 층간변위조건, 부재의 변형조건 등을 만족시키면서 구조물의 물량과 구조물의 최대 층간변위율을 동시에 최소화하는 문제로 정식화된다. 구조물의 물량과 최대 층간변위율을 최소화하는 이유는 구조물의 비용과 성능을 각각 최적화하기 위해서 이다. 선형 정적해석을 통해 구조물의 강도 및 층간변위 제약 조건을 검토하며, 비선형 정적해석을 통해 구조물의 변형 조건 및 내진성능을 평가한다. 제안된 기법을 검증하기 위해 3층과 6층 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조 예제를 사용한다. 이를 통해 얻은 설계안을 초기 설계안과 비교분석하여 제안된 기법의 적용성을 확인한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.161-171
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• 2021

본 연구에서는 20,000 톤급 해양플랜트 상부구조물(Topside)의 플로트오버 설치작업을 위해 개발된 수동형 갑판 지지 프레임(Deck support frame)의 구조설계에 대해 다양한 실험계획법을 이용한 최소중량설계와 민감도 평가의 비교연구를 수행하였다. 수동형 갑판 지지 프레임의 주요 구조부재의 두께 치수 변수는 설계인자로 고려하였고, 응답치는 중량과 강도성능으로 선정하였다. 최소중량설계와 민감도 평가의 비교연구에 사용한 실험계획법은 직교배열설계법, Box-Behnken 설계법, 그리고 Latin hypercube 설계법이다. 실험계획법의 설계공간 탐색의 근사화 성능을 평가하기 위해 반응표면법을 각 실험계획법 별로 생성하여 근사화 정확도 특성을 검토하였다. 또한 최소중량설계를 위해 최상 설계안의 결과로 부터 실험계획법의 특성에 따른 수치계산 비용, 중량감소 효과 등을 평가하였다. 수동형 갑판 지지 프레임의 구조설계에 대해 Box-Behnken 설계법이 가장 적합한 설계 결과를 나타내었다.

• 대한인간공학회지
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• 제27권2호
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• pp.83-89
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• 2008

Study was developed the metallic plate for fixation in the femur fracture and plates has a firm place in fracture treatment. This plates can be stabilized for fracture fixation as well as biological and dynamical device. The device's designation and sizing has a optimization with bending structural stiffness and strength, known meaning that is reliable regardless of the plate by the short type and long type. The bending strength of the curved metallic long plate has to evaluate a 11,000N and the bending strength of the curved metallic short plate has to evaluate a 6,525N. This see the X-ray image of bending angle made certain of 15$^{\circ}$ at number 2 and same 82.87$^{\circ}$ at number 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10 by outside angle, and confirmed 25.26$^{\circ}$ at number 3, 3.68$^{\circ}$ at number 6, 15.64$^{\circ}$ at number 9 by inside angle. This study shows that keep up the metallic plate for fixation in the femur fracture through X-ray Image and the device can be used to support Revision case of Hip Implant and to use a case of Hip screw compression of Hip Neck Fracture. Short plate have a wrapping of femur and long plate have to preserve a pole of femur.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권3호
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• pp.409-421
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• 2020

In the optimized structure sizing, the optimization methods are inserted in this context in order to obtain satisfactory solutions, which can provide more economical structures, besides allowing the consideration of the factors related to the environmental impacts in the structural design. This work proposes a mathematical model for the optimization of steel-concrete composite beams aiming to minimize the monetary cost and the environmental impact, using the Harmonic Search optimization method. Discrete variables were the dimensions of the steel profiles and the thickness of the collaborating slab of the composite steel-concrete beam. The proposed model was implemented in Fortran programming language and based on improvements in the structure of the optimization method proposed by Medeiros and Kripka (2017). To prove the effectiveness and applicability of the model, as well as the Harmonic Search method, analyzes were performed with different configurations of steel-concrete composite beams, in order to provide guidelines that make the use of these systems more streamlined. In general, the Harmonic Search optimization method has proved to be efficient in the search for the optimized solutions, as well as important considerations on the optimization of the monetary and environmental costs of steel-concrete composite beams were obtained from the developed examples.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.421-426
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• 2017

본 연구에서는 횡등방성 특성을 갖는 인쇄회로기판(PCB)의 물성 예측을 위한 방법을 제안하였다. 등방성 소재와 달리 횡등방성 소재의 물성 취득을 위한 별도의 시험기준은 없으며, PCB와 같이 적층된 형태의 박판 구조물에 대해서는 재료시험 또한 쉽지가 않다. 모달시험을 통해 취득한 모달 파라미터와 상용 소프트웨어인 $OptiStruct^{(R)}$의 치수 최적화 기법을 활용, 시험-해석 간 주파수 차이를 최소화시키는 강성행렬 성분을 도출하여 기계적 물성을 예측하였다. 또한 주파수 별 모드형상을 MAC(Modal Assurance Criteria) 값을 기준으로 비교, 검토하여 예측 물성에 대한 유효성을 확인하였다. 제안된 방법은 향후 PCB를 포함하는 전장제품의 설계검증을 위한 구조해석에 확대 적용될 것으로 기대한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권2호
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• pp.86-94
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• 1996

파괴역학을 기초로 한 구조물의 수명 관리와 안전성 평가에 있어서, 결함의 크기는 매우 중요한 변수인자이다. 집중유도형 교류전위차법(ICFPD)은 구조물 부재의 표면, 이면 및 내면에 존재하는 결함을 검출하고, 그 크기를 측정하기 위하여 개발하였다. 본 비파괴법의 원리는 교류 전류가 흐르는 하나의 도선에 의하여 국부적인 영역에 전류를 집중적으로 유도하는 것을 이용하였다. 도선에 흐르는 전류는 일정 크기와 주파수를 갖는다. 금속표면에 유도된 전위는 탐촉자에 설치된 전위측정용 단자(potential pick-up pins)로 측정한다. 본 논문은 집중유도형 교류전위차법을 이용하여 평판 시험편에 도입한 표면결함과 이면결함을 평가하였다. 표면결함의 경우, 전위차 분포는 결함의 경사도에 따라 변화하고, 결함부와 결함단부의 전위차는 결함의 경사도 및 깊이에 따라 변화한다. 이면결함의 경우, 전위차 분포는 표면결함의 전위차 분포와 구분이 되며, 결함부에서의 전위차는 결함의 깊이에 따라 변화한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권1호
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• pp.12-17
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• 2006

원자력발전소의 증기발생기는 수천 개의 매우 얇은 두께의 튜브로 구성되어 있다. 이러한 증기발생기의 튜브는 원자력발전소의 1차 계통과 2차 계통의 압력경계를 유지하는 데에 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 고온 고압의 열 수력적 상호작용으로 인한 가혹한 운전조건으로 인하여 손상되기 쉽다. 따라서 증기발생기의 구조적 건전성을 평가하기 위하여 많은 시간과 노력이 투입되고 있다. 와전류 검사 방법이 증기발생기 튜브의 건전성을 평가하기 위한 가장 보편적인 비파괴 방법이지만, 와전류 검사의 특성상 결함의 전체 체적에 의하여 신호의 특성이 나타나게 되어 정확한 결함의 크기를 평가하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 증기발생기 튜브의 결함 검출과 정확한 측정을 위하여 초음파 검사기법의 적용 가능성을 확인하였으며, 연구결과를 증기발생기 튜브 검사에 적용 할 경우 검사결과가 크게 향상 될 것으로 기대된다.