• Title, Summary, Keyword: 형상 최적설계

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Shape Design of Pressure Vessel Dome (압력용기의 도움 형상설계)

  • 이영신;조원만
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.3
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    • pp.1057-1062
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    • 1991
  • 본 연구에서는 형상을 미소하게 변화시켜 좌굴을 방지할 수 있는 최적 도움형 상을 설계하였고 타원형, 토리-구형도움의 가장 얕은 형태의 최적도움형상도 설계하였] 으며, 실제 적용예를 수치로 제시하였다. 또한 수압(hydrostatic pressure)을 받는 수조(reservoir)의 도움형상에 대해서도 직경 및 길이 변화에 따른 형상설계 결과를 제시하였다.

Shape Optimal Design to Minimize the Weight of a Mask-Frame for OLED Vapor Deposition (OLED 증착용 마스크 프레임의 무게 최소화를 위한 형상최적설계)

  • Lee, Boo-Youn
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.14 no.10
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    • pp.4685-4693
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    • 2013
  • Present work deals with a shape optimal design to minimize the weight of the mask-frame used in the process of OLED vapor deposition by the fine metal mask. A design concept for an optimal shape of the frame to increase the stiffness and to reduce the weight is derived using the topology optimization, shape design variables of the frame by adopting slots being defined. An optimal shape is determined by solving the shape optimization problem to minimize the weight of the frame under constraints of the maximum displacement. Weight of the optimal design is 117.6 kg, which is reduced by 138.4 kg(54.1%) of that of the first design, 256 kg.

Shape Design Optimization of Structure-Fluid Interaction Problems using NURBS Surfaces (NURBS 곡면을 이용한 구조-유체 연성문제의 형상 최적설계)

  • Jang, Hong-Lae;Kim, Min-Geun;Cho, Seon-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.508-511
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    • 2010
  • 본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

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500 lbs-class Air-to-Surface Missile Design by Integration of Aerodynamics and RCS (공력해석과 RCS해석 통합 500 lbs급 공대지 미사일 최적설계)

  • Bae, Hyo-Gil;Lee, Kwang-Ki;Jeong, Jun-O;Sang, Dae-Kyu;Kwon, Jang-Hyuk
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.40 no.2
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    • pp.184-191
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    • 2012
  • Aerodynamic analysis(DATCOM) and radar cross section(RCS) analysis(POFACETS) were integrated for the air-to-surface missile concept design using a design framework. The missile geometry was defined based on the CAD(CATIA) for synchronizing the manufacturing with design processes. Aero/RCS analyses were linked with the CAD process under the ModelCenter framework in order to receive the geometry data automatically. The missile design baseline configuration was selected from ROC(requirement of capability). Then the RCS minimization was performed subject to thelargerthebetter constraint of the missile lift-to-drag ratio. This study demonstrated that various design strategies can be performed efficiently about many missile configurations using this design framework in the missile conceptual design phase.

Three-Dimensional Offshore Wind Turbine Blade Design by using Efficient Two Step Optimization (효율적인 2단계 최적화를 통한 3차원 해상풍력터빈 블레이드 설계)

  • Lee, Ki-Hak;Hong, Sang-Won;Jeong, Ji-Hoon;Kim, Kyu-Hong;Lee, Dong-Ho;Lee, Kyung-Tae
    • New & Renewable Energy
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    • v.3 no.3
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    • pp.63-71
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

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Design Optimization of NREL 1.5MW HAWT considering the operating life (작동 수명을 고려한 NREL 1.5MW 급 수평축 풍력터빈 블레이드의 최적설계)

  • Jeong, Jihoon;Park, Kyunghyun;Jun, Sangwook;Cho, Junho;Choi, Sun;Lee, Dongho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.60.1-60.1
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    • 2011
  • 본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

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Blade Design Optimization for 5MW HAWT Considering Wind Environment on Domestic West-South Coast (국내 서남해안 풍황을 고려한 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드의 최적설계)

  • Park, Kyung-Hyun;Jun, Sang-Ook;Jung, Ji-Hun;Cho, Jun-Ho;Lee, Ki-Hak;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.58.2-58.2
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    • 2011
  • 본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

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Chine Shape Optimization for Directional Stability at High Angle of Attack (고 받음각에서의 방향 안정성 향상을 위한 Chine 형상 최적설계)

  • Park, Hyeong-Uk;Park, Mee-Young;Lee, Jae-Woo;Byun, Yung-Hwan
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.36 no.9
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    • pp.825-834
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    • 2008
  • Nose chine shape optimization study has been performed to maximize the directional stability at high angle of attack supersonic flow. Various chine shapes are generated using super ellipse equation. By numerically investigating the directional stability characteristics of those shapes, the baseline configuration for the shape optimization has been selected using the three-dimensional Navier-Stokes equations. The configuration is represented by the NURBS curves which can adjust the surface geometry by the control points. The response surfaces are constructed to obtain optimum shape which has high directional stability characteristics and lift-to-drag ratio. From this study, an efficient configuration design and optimization process which utilizes the parameter-based configuration generation techniques and approximation method has been established, then 29% improvement of the directional stability by strong vortexes from chine nose is accomplished.

Experimental Validation of Isogeometric Optimal Design (아이소-지오메트릭 형상 최적설계의 실험적 검증)

  • Choi, Myung-Jin;Yoon, Min-Ho;Cho, Seonho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.27 no.5
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    • pp.345-352
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    • 2014
  • In this paper, the CAD data for the optimal shape design obtained by isogeometric shape optimization is directly used to fabricate the specimen by using 3D printer for the experimental validation. In a conventional finite element method, the geometric approximation inherent in the mesh leads to the accuracy issue in response analysis and design sensitivity analysis. Furthermore, in the finite element based shape optimization, subsequent communication with CAD description is required in the design optimization process, which results in the loss of optimal design information during the communication. Isogeometric analysis method employs the same NURBS basis functions and control points used in CAD systems, which enables to use exact geometrical properties like normal vector and curvature information in the response analysis and design sensitivity analysis procedure. Also, it vastly simplify the design modification of complex geometries without communicating with the CAD description of geometry during design optimization process. Therefore, the information of optimal design and material volume is exactly reflected to fabricate the specimen for experimental validation. Through the design optimization examples of elasticity problem, it is experimentally shown that the optimal design has higher stiffness than the initial design. Also, the experimental results match very well with the numerical results. Using a non-contact optical 3D deformation measuring system for strain distribution, it is shown that the stress concentration is significantly alleviated in the optimal design compared with the initial design.

The System Shape and Size Discrete Optimum Design of Space Trusses using Genetic Algorithms (Genetic Algorithms에 의한 입체트러스의 시스템 형상 및 단면 이산화 최적설계)

  • Park, Choon Wook;Kim, Myung Sun;Kang, Moon Myung
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.13 no.5
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    • pp.577-586
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    • 2001
  • The objective of this study is the development of sizing and system shape discrete optime design algorithm which is based on the genetic algorithms (GAs). The algorithm can perform both size and shape optimum designs of space trusses. The developed algorithm was implemented in a computer program. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization The genetic process selects the next design points based on the survivability of the current design points The evolutionary process evaluates the survivability of the design points selected from the genetic process in the genetic process of the simple genetic algorithms there are three basic operators : reproduction cross-over and mutation operators. The efficiency and validity of the developed discrete optimum design algorithm was verified by applying the algorithm to optimum design examples.

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