• 제목, 요약, 키워드: Shape design sensitivity

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설계민감도 해석을 이용한 정전소자의 형상최적화 (OPTIMAL SHAPE DESIGN OF ELECTROSTATIC DEVICES USING DESIGN SENSITIVITY ANALYSIS)

  • 고창섭;정현교;한송엽
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • pp.93-96
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    • 1991
  • This paper describes a new algorithm based on design sensitivity analysis for optimal shape design of electrostatic devices. The design sensitivity, the variation of the object function with respect to the design variables, is derived by using implicit differentiation and direct boundary element methods. The proposed algorithm is applied to the optimal shape design of a concentric cable and the rod electrode enclosed by earthed case, It is shown, from the numerical results, that the algorithm is very usefull for the optimal shape design of the electrostatic devices.

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

  • 이승욱;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.26 no.4
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    • pp.255-262
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    • 2013
  • 본 논문에서는 아이소-지오메트릭 기법을 기반으로 민들린 후판에 대한 형상 설계민감도 해석법을 제시하였다. 아이소-지오메트릭 기법은 정확한 기하학적 형상의 표현, 요소 사이의 높은 연속성 등 바람직한 강점들을 가지고 있으며 궁극적으로는 해석해로의 빠른 수렴성과 정확한 설계민감도를 제공한다. 선형 형상함수를 사용하는 유한요소법과는 달리 아이소-지오메트릭 기법에서는 높은 차수의 NURBS 기저함수를 활용하여 CAD 형상의 법선벡터와 곡률을 정확하게 고려한다. 전단 잠김(Shear locking) 현상을 극복하기 위해서 선택적 감소적분(Selective reduced integration) 기법을 사용하였다. 이 간단한 방법은 복잡한 정식화 과정 없이 정확한 아이소-지오메트릭 형상 설계민감도 해석을 수행한다. 굽힘 문제에 대한 수치예제를 통하여 제안된 아이소-지오메트릭 해석과 유한요소 해석을 비교하였으며, 유한차분 설계민감도와 비교하여 아이소-지오메트릭 형상 설계민감도는 매우 정확함을 확인하였다.

등기하 해석법을 이용한 형상 최적설계 (Shape Design Optimization Using Isogeometric Analysis)

  • 하승현;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.21 no.3
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    • pp.233-238
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    • 2008
  • 본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 실용적인 공학문제에 대한 많은 최적설계 문제에서는 초기의 데이터가 CAD 모델로부터 주어지는 경우가 많다. 그러나 대부분의 설계 최적화 도구들은 유한요소법에 기초하고 있기 때문에 설계자는 이에 앞서 CAD 데이터를 유한요소 데이터로 변환해야 한다. 이 변환과정에서 기하 모델의 근사화에 따른 수치적 오류가 발생하게 되고, 이는 응답 해석뿐만 아니라 설계민감도 해석에 있어서도 정확도 문제를 발생시킨다. 이러한 점에서 등기하 해석법은 형상 최적설계에 있어서 유망한 방법론 중 하나가 될 수 있다. 등기하 해석법의 핵심은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 정확히 일치한다는 것이다. 이러한 기하학적으로 정확한 모델은 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서도 사용된다. 이로 인해 높은 정확도의 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이는 설계구배 기반의 최적화에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 수치 예제를 통하여 본 논문에서 제시된 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 타당함을 확인하였다.

소음/진동의 컨피규레이션 설계 민감도 연구 (Study on Configuration Design Sensitivity of Noise & Vibration)

  • 왕세명;기성현
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • pp.192-198
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    • 1997
  • In the concurrent engineering, the CAD-based design model is necessary for multidisciplinary analysis and for computer-aided manufacturing (CAM). A shape and configuration design velocity field computation of structure has been developed using a computer-aided design (CAD) tool, Pro/ENGINEER. The design Parameterization with CAD tool is to characterize the change in dimensions and movements of geometric control points that govern the shape/orientation of the structural boundary. The boundary velocity is obtained by using a CAD-based finite difference method and the domain velocity field is obtained from finite element analysis (FEA) using the boundary displacement method. In this paper, the continuum configuration DSA for NVH problem, which requires the shape velocity field and the orientation velocity field at the same time, is developed using linear shape functions. For validation of continuum design sensitivity coefficients, design sensitivity coefficients are compared with the coefficients computed using by the finite difference method.

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상용 소프트웨어 ANSYS를 이용한 열전도문제의 형상설계 민감도 해석 (Shape Design Sensitivity Analysis of Thermal Conduction Problems using Commercial Software ANSYS)

  • 최주호
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.24 no.3
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    • pp.645-652
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    • 2000
  • A method for shape design sensitivity analysis is proposed utilizing commercial software ANSYS for thermal conduction problems. While the sensitivity formula is derived analytically by introduing adjoint variable concept, sensitivity calculation in practice as well as the primal and adjoint solution of thermal conduction is performed using the ANSYS very easily. Since the formula always takes boundary integral form, sensitivity evaluation in ANSYS requires a little more addition of post-processing routine which involves evaluation of boundary variable from the obtained solution. Though the BEM has been used as a better tool for this purpose, the present study shows it can also be calculated using any kind of analysis code such as ANSYS since the formula is based on analytic nature. Therefore the present study provides a new and efficient way of optimization which was not possible before using commercial software. The usefulness of the method is illustrated via a weight minimization problem of thermal diffuser.

매개화된 민감도 해석에 의한 3차원 비선형 모델의 형상 최적화 (3D Shape Optimization of Nonlinear Electromagnetic Device Using Parameterized Sensitivity Analysis)

  • 류재섭;고창섭;윤소남
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • pp.915-917
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    • 2003
  • In this paper, a 3D shape optimization algorithm which guarantees a smooth optimal shape is presented using parameterized sensitivity analysis. The design surface is parameterized using Bezier spline and the control points of the spline are taken as the design variables. The parameterized sensitivity for the control points are found from that for nodal Points. The design sensitivity and adjoint variable formulae are also derived for the 3D non-linear problems. Through an application to the shape optimization of 3D electromagnet to get a uniform magnetic field, the effectiveness of the proposed algorithm is shown.

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민감도기법과 RSM을 이용한 대용량 BLDC 전동기 영구자석의 형상 최적화 (A Magnet Pole Shape Optimization of a Large Scale BLDC Motor Using a RSM With Design Sensitivity Analysis)

  • 신판석;정현구;우성현
    • 전기학회논문지
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    • v.58 no.4
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    • pp.735-741
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    • 2009
  • This paper presents an algorithm for the permanent magnet shape optimization of a large scale BLDC(Brushless DC) motor to minimize the cogging torque. A response surface method (RSM) using multiquadric radial basis function is employed to interpolate the objective function in design parameter space. In order to get a reasonable response surface with relatively small number of sampling data points, additional sampling points are added on the basis of design sensitivity analysis computed by using FEM. The algorithm has 2 stages: the first stage is to determine the PM arc angle, and the 2nd stage is to optimize the magnet pole shape. The developed algorithm is applied to a 5MW BLDC motor to get a minimum cogging torque. After 3 iterations with 4 design parameters, the cogging torque is reduced to 13.2% of the initial one.

Boundary Method for Shape Design Sensitivity Analysis in Solving Free-Surface Flow Problems

  • Choi Joo Ho;Kwak H. G.;Grandhi R. V.
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • v.19 no.12
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    • pp.2231-2244
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    • 2005
  • An efficient boundary-based optimization technique is applied in the numerical computation of free surface flow problems, by reformulating them into the equivalent optimal shape design problems. While the sensitivity in the boundary method has mainly been calculated using the boundary element method (BEM) as an analysis means, the finite element method (FEM) is used in this study because of its popularity and easy-to-use features. The advantage of boundary method is that the design velocity vectors are needed only on the boundary, not over the whole domain. As such, a determination of the complicated domain design velocity field, which is necessary in the domain method, is eliminated, thereby making the process easy to implement and efficient. Seepage and supercavitating flow problem are chosen to illustrate the accuracy and effectiveness of the proposed method.

페리다이나믹스 이론과 병렬연산을 이용한 균열진전 문제의 형상 설계민감도 해석 (Shape Design Sensitivity Analysis of Dynamic Crack Propagation Problems using Peridynamics and Parallel Computation)

  • 김재현;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.27 no.4
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    • pp.297-303
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    • 2014
  • 페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.

민감도 해석을 이용한 3차원 단조공정의 최적설계에 대한 연구 (A Study on The Optimization of Three-Dimensional Forging Processes Using The Sensitivity Method)

  • 이석렬;양동열
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • pp.277-280
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    • 2005
  • A shape optimization is applied to achieve a design objective in three-dimensional forging processes. In multi-stage forging processes, among the important design aspects, the die shape fur preforming is regarded as the design variable since it influences the forged part relatively higher than the others. The rigid-plastic finite element method and the sensitivity method are employed and formulated to solve a formulated optimization problem. An approximation scheme is also used for the direction search during the optimization. The upset forging of a square box is selected as a test example in order to demonstrate and verify the optimization process of this study. After the optimization, the optimized shape of the die yields a finial product of desire shape.

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