• Title, Summary, Keyword: 형상 최적설계

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Isogeometric Shape Design Sensitivity Analysis of Mindlin Plates (민들린 평판의 아이소-지오메트릭 형상 설계민감도 해석)

  • Lee, Seung-Wook;Cho, Seonho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.26 no.4
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    • pp.255-262
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    • 2013
  • In this paper, a shape design sensitivity analysis(DSA) method is presented for Mindlin plates using an isogeometric approach. The isogeometric method possesses desirable advantages; the representation of exact geometry and the higher order inter-element continuity, which lead to the fast convergence of solution as well as accurate sensitivity results. Unlike the finite element methods using linear shape functions, the isogeometric method considers the exact normal vector and curvature of the CAD geometry, taking advantages of higher order NURBS basis functions. A selective reduced integration(SRI) technique is incorporated to overcome the difficulty of 'shear locking' phenomenon. This simple technique is surprisingly helpful for the accuracy of the isogeometric shape sensitivity without complicated formulation. Through the numerical examples of plate bending problems, the accuracy of the proposed isogeometric analysis method is compared with that of finite element one. Also, the isogeometric shape sensitivity turns out to be very accurate when compared with finite difference sensitivity.

Optimal Section Design for Metal Press Door Impact Beam Development by 3-Point Bending Analysis (3점 굽힘 하중 해석을 통한 금속 판재형 도어 임팩트 단면형상 최적설계)

  • Kim, Sun-Yong
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.20 no.7
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    • pp.166-172
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    • 2019
  • A case study was performed in order to develop well-designed of thin plate door impact beam. The conventional impact beam was consisted of steel-pipe welded two brackets on the both side, which causes low productivity and high cost. In order to overcome those disadvantage, it is necessary to develop a new type of door impact; thin plate impact beam. The thin plate impact beam was not needed a welding procedure, which can lead low cost and high productivity. In order to maximally resist from an external force, the cross-section design should be well designed. 6 different cross-section design were proposed based on engineer's experience. Three point bending test was simulated those 6 different impact beam and compared the reaction forces. Among them, one case was chosen and redesigned for detail design.

Lightweight Automobile Design with ULSAB Concept Using Structural Optimization (구조 최적설계 기법을 이용한 초경량차체 개념의 경량 자동차 설계)

  • 신정규;송세일;이권희;박경진
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.14 no.3
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    • pp.277-286
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    • 2001
  • Among the ULSAB methods for the lightweight automobile body, Tailor Welded Blank(TWB) is adopted and the design process is developed for the existing component. Topology optimization conducted to find the distribution of the variable thickness. The number of parts and the welding lines are determined from it. In the detail design, size optimization is carried out to find the optimum thickness of each part and then, the final parting lines are tuned by shape optimization. A commercial optimization software GENESIS is utilized for the optimization processes.

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Level Set based Shape Optimization Using Extended B-spline Bases (확장 B-스플라인 기저함수를 이용한 레벨셋 기반의 형상 최적설계)

  • Kim, Min-Geun;Cho, Seon-Ho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.21 no.3
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    • pp.239-245
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    • 2008
  • A level set based topological shape optimization using extended B-spline basis functions is developed for steady-state heat conduction problems. The only inside of complicated domain identified by the level set functions is taken into account in computation, so we can remove the effects of domain outside parts in heat conduction problem. The solution of Hamilton-Jacobi equation leads to an optimal shape according to the normal velocity field determined from the sensitivity analysis, minimizing a thermal compliance while satisfying a volume constraint. To obtain exact shape sensitivity, the precise normal and curvature of geometry need to be determined using the level set and B-spline basis functions. Using topological derivative concept, the nucleation of holes for topological changes can be made whenever and wherever necessary during the optimization.

Optimal Supersonic Diffuser Design of Integrated Rocket Ramjet Engine (IRR형 Ramjet Intake 초음속 확산부 형상 최적설계)

  • 민병영;이재우;변영환
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.6 no.2
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    • pp.65-74
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    • 2002
  • Optimal supersonic diffuser shape of integrated rocket ramjet engine was derived which maximizes the total pressure recovery. Mass flux is considered as a design constraint and the second oblique shock angle of the external ramp, the cowl-lip angle and the throat area are selected as design variables. Refined response surface method through design space transformation technique was developed and employed, and high confidence level of the regression model could be obtained. Genetic algorithm was implemented for both system optimizer and subspace regression model optimization. Virtual nozzle was located at the end of throat to adjust the back pressure. With only 20 aerodynamic analyses, optimal supersonic diffuser shape which has 14% improved total pressure recovery characteristics was successfully designed.

Parametric Study in Design of Coat-Hanger Die (옷걸이형 다이의 설계에서 매개 변수의 영향)

  • 이태용
    • The Korean Journal of Rheology
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    • v.10 no.1
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    • pp.38-43
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    • 1998
  • 매니폴로 부분이 선형 경사진 옷걸이형 다이의 최적 설계를 수행하였다. 다이흐름을 3차원 이용하여 해석함으로써 정확한 최적 설계결과를 얻을수 있었으며 형상 최적화 과정을 고찰함으로써 최적 설계도구의 효율성을 조사하였다. 공정의여러 매개변수들이 매니폴드의 형상에 미치는 영향을 조사하기 위하여 멱법칙 유체의 멱법칙 지수, 다이 슬롯의 두께 및 매니폴드 각도를 변화시켜며 최적 설계를 수행하였다.

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Numerical Optimization of Offshore Wind Turbine Blade for Domestic Use using Improvement of the Design Space Feasibility (설계공간 타당성 향상을 통한 한국형 해상풍력터빈 블래이드 최적형상설계 연구)

  • Lee, Ki-Hak;Joo, Wan-Don;Hong, Sang-Won;Kim, Kyu-Hong;Lee, Kyung-Tae;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.281-286
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    • 2006
  • 본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.

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소성가공 공정의 컴퓨터 응용설계를 위한 제반 과제

  • 김권희
    • Journal of the KSME
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    • v.29 no.3
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    • pp.294-305
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    • 1989
  • 소성가공 공정설계의 컴퓨터를 이용한 최적설계를 위하여 선결되어야 기술적 과제를 (i) 구성방 정식, (ii) 윤활 및 마찰조건, 그리고 (iii) 적응적 유한요소망 재구성법 등 3가지 분야로 대별하여 논의하였다. 적절히 선택된 마찰/구속조건 등 경계조건 (boundary condition) 과 적절한 유한 요소망의 구성을 통하여 최종제품의 형상을 만들어내기 위한 금형의 형상 등을 유한요소법으로 해석하여 공정설계상의 시행착오의 범위와 횟수를 줄일 수 있다(7,8). 또 하나의 예로서 자동 차의 자체 등 비교적 대형의 판재가공에서 펀치에 의한 본격적인 가공행정이 이루어지기 전에 판재 자체가 중력에 의하여 처지게 되는데 이러한 중력에 의한 피가공재의 초기 처짐은 최종제 품의 형상에 직접적인 영향을 주게 된다. 이 경우 기존의 유한요소 해석 기법을 사용하여 초 기처짐을 제어하기 위한 판재의 가공전 고정용 금형(binder wrap)의 최적설계를 훌륭히 수행할 수 있다. 이같이 현재의 유한요소 해석법은 많은 기술적 과제를 지니고 있으나 동시에 소성가 공의 컴퓨터 응용설계를 실현하기 위한 궁극적 도구로서 매우 큰 활용 잠재력을 지니고 있다.

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Airfoil design for active load control wind turbine blade (능동하중제어 블레이드 적용을 위한 에어포일 설계)

  • Shin, Hyung-Ki
    • New & Renewable Energy
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    • v.5 no.4
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    • pp.29-32
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    • 2009
  • 본 연구에서는 소형 플랩을 채용하여 능동하중제어를 이루고자하는 풍력블레이드의 적용을 염두해 둔 에어포일 설계를 수행하였다. 블레이드 팁 부분에 플랩을 적용하고자 하는 경우 플랩의 구동 장치, 연결 부위 등의 장치 설치를 위한 공간이 블레이드 내부에 필요하다. 이를 위하여 기존의 에어포일의 성능을 유지하면서 뒷전의 두께비가 증가된 에어포일 형상의 설계가 필요하다. 최적설계를 위하여는 MIGA(Multi-Island Genetic Algorithm)을 채용하였으며 에어포일의 성능 계산을 위하여는 Xfoil을 결합하였다. 또한 형상 생성을 위하여 Hick-Henne 형상 함수를 이용하였다. 위와 같은 방법으로 설계된 에어포일은 코드길이 85% 위치에서 두께비 6.3%,양항비 133을 가지게 되어 기본으로 설정한 DU180에어포일에 비해 성능과 필요 두께비를 모두 능가하는 에어포일이 되었다.

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Airfoil design for active load control wind turbine blade (능동하중제어 블레이드 적용을 위한 에어포일 설계)

  • Shin, Hyung-Ki
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.449-452
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    • 2009
  • 본 연구에서는 소형 플랩을 채용하여 능동하중제어를 이루고자하는 풍력 블레이드의 적용을 염두해 둔 에어포일 설계를 수행하였다. 블레이드 팁 부분에 플랩을 적용하고자 하는 경우 플랩의 구동장치, 연결 부위 등의 장치 설치를 위한 공간이 블레이드 내부에 필요하다. 이를 위하여 기존의 에어포일의 성능을 유지하면서 뒷전의 두께비가 증가된 에어포일 형상의 설계가 필요하다. 최적설계를 위하여는 MIGA(Multi- Island Genetic Algorithm)을 채용하였으며 에어포일의 성능 계산을 위하여는 Xfoil을 결합하였다. 또한 형상 생성을 위하여 Hick-Henne 형상 함수를 이용하였다. 위와 같은 방법으로 설계된 에어포일은 코드길이 85% 위치에서 두께비 6.3%,양항비 133을 가지게 되어 기본으로 설정한 DU180 에어포일에 비해 성능과 필요 두께비를 모두 능가하는 에어포일이 되었다.

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