Recently, Car weight reduction has become an important development goal to improve fuel efficiency. Car seat frame is a key part of the weight reduction. Existing steel seat frames have the advantages of high rigidity and durability, but have the disadvantage of heavy weight. Recently, Almag material, which are alloy of aluminum and magnesium, is attracting attention because of excellence in strength and weight reduction. At first, the core stiffness members of the seat frame are selected to optimize the weight of the seat frame. And then strength analysis and natural frequency analysis are performed for the existing steel seat frame and Almag seat frame. Based on these analysis results, optimal thickness of the Almag seat frame are determined by an automation program using a genetic algorithm.

Protein is an essential nutrient for humans to sustain life, but it is predicted that it will be challenging to secure protein through the traditional livestock industry in the future. Microalgae has high future value as an alternative protein food source due to resource utilization and sustainability advantages. In order to increase productivity, the culture conditions of microalgae, Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, and Scenedesmus obliquus were examined in this study. The optimal culture conditions of C. vulgaris were mixotrophic culture, 25oC culture temperature, 7.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 3000 Lux light intensity, and 24L:0D light/dark cycle period with red LED. For D. salina, the optimal culture conditions were mixotrophic culture, 20oC culture temperature, 8.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 6000 Lux light intensity, and 12L:12D light/dark cycle period with white LED. For S. obliquus, the optimal culture conditions were mixotrophic culture, 30oC culture temperature, 8.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 4500 Lux light intensity, and 14L:10D light/dark cycle period with fluorescent light. These findings can be used as important information for increasing the production of microalgae as an alternative protein material resource in the future.

A tensile test is performed to obtain the mechanical property data of the spent fuel cladding. In general, the elastic modulus, elongation, yield stress, tensile stress, etc. are obtained by axial tensile test of cladding attaching an extensometer. However, due to the limitation in the number of specimens for spent nuclear fuel that can be made, the ring tensile test (RTT) whose required length of the specimen is short is mainly performed. In the case of RTT, an extensometer or strain gauge cannot be attached because the gauge part of the specimen is formed around the cladding and is short. In addition, since a load is applied in the radial direction of the cladding, a curved portion of the circular cladding is spread out and becomes straight, and then the cladding is tensioned. For this reason, it is difficult to obtain the stress-strain curve directly from the RTT results. Isight, which is used to identify the optimization design parameters, was used to build an optimization process that minimizes the difference between the RTT and the analysis to estimate the material property. For this, the elastic modulus, plastic strain, and the radius of the RTT jig were taken as fixed variables. As variables, isotropic hardening data and plastic stress were taken. The objective function was taken as the minimization of the area difference of the load-displacement curve obtained from the tests and analysis, of the difference in the magnitude of the maximum reaction force, and of the difference in the location where the maximum reaction force occurred. Optimization workflow was configured in the following order. First, using the calculator component, plastic stress design variables were created. Next, ABAQUS was placed to perform analysis using design variables, and the reaction force or displacement was calculated. After that, the reaction force was calculated considering the 1/4 symmetry condition using the script component. After that, the data matching component performed quantitative comparison of test and analysis data. Finally, by utilizing the exploration component, the plastic stress design variable that minimizes the difference in the objective function was obtained by automatically changing six optimization algorithms. In this paper, the constructed optimization process and the obtained plastic stress by applying it to the SUS316 RTT results are briefly described. The established optimization process can be utilized to obtain mechanical property from the results of the cladding RTT of spent nuclear fuel or new material.

The design of a wooden impact limiter equipped to a transportation cask for radioactive materials was optimized. According to International Atomic Energy Agency Safety Standards, 9 m drop tests should be performed on the transportation cask to evaluate its structural integrity in a hypothetical accident condition. For impact resistance, the size of the impact limiter should be properly determined for the impact limiter to absorb the impact energy and reduce the impact force. Therefore, the design parameters of the impact limiter were optimized to obtain a feasible optimal design. The design feasibility criteria were investigated, and several objectives were defined to obtain various design solutions. Furthermore, a probabilistic approach was introduced considering the uncertainties included in an engineering system. The uncertainty of material properties was assumed to be a random variable, and the probabilistic feasibility, based on the stochastic approach, was evaluated using reliability. Monte Carlo simulation was used to calculate the reliability to ensure a proper safety margin under the influence of uncertainties. The proposed methodology can provide a useful approach for the preliminary design of the impact limiter prior to the detailed design stage.

최근에는 경량화 문제에 대한 합리적인 솔루션을 제공하고 유용한 개념설계를 제공할 수 있는 다중 재료 구조 위상최적화가 더욱 중요해지고 있다. 기존의 MMTO(Multi-Material Topology Optimization)의 경우 후보 물질의 수가 증가할수록 설계변수의 수도 증가 하고, 결과적으로 계산 시간이 크게 증가한다. 따라서 PSM(Phase Section Method)과 같은 단일 설계변수를 갖는 MMTO가 제안되었 다. 본 연구는 조성비가 면적이나 부피비를 나타내지 못하고, 설계변수가 목표치에 충분히 집중되지 않고, 특정 재료가 요구량보다 적 게 생성되는 PSM의 세 가지 주요 제한점을 고려하여 이를 개선하는데 중점을 둔다. 이러한 한계를 극복하기 위해 재정의된 조성비와 더 나은 수렴을 위한 조정된 매개변수를 제안한다. 제안된 수정 사항의 유효성을 2차원 및 3차원 수치 예제를 통해 검증한다.

본 논문에서는 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 제어하는 새로운 크기 최적화 방법에 대해서 소개한다. 구조적 안정성 관점에서 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 예측하는 것은 중요한 주제 중 하나이다. 이를 공학적인 직관을 통해 예측하고 최적화된 구조 설계 를 하는 것은 너무나 어려운 과제이다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유한요소 시뮬레이션과 치수 최적 설계 방식의 조합을 제안한다. 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상이 구조물의 두께에 영향을 받는다는 생각에서 착안해 설계 변수를 구조물의 노드 의 두께 값으로 설정했다. 좌굴 온도 값과 좌굴 형상을 목적 함수로 정해진 부피 값을 제약 조건으로 두었다. 치수 최적 설계를 통해 원 하는 좌굴 온도와 좌굴 형상을 유도하기 위한 최적의 두께 분포를 결정할 수 있다. 제안된 치수 최적 설계의 타당성은 본 논문의 다양 한 직사각형 복합 구조물 예제들을 사용해서 검증하였다.

The most important factor in the processing of composite materials is the creation of burrs. In order to minimize the generation of burrs, the preceding researchers changed the shape and processing conditions of the tool. The developed composite material using carbon and aramid fibers has limitations in reducing the formation of burrs. In this study, in order to solve this problem, by applying a jig under the test piece during drilling, it was possible to perform high-quality hole processing with minimal burr generation.

We study substrate support structures and materials to improve uptime and shorten preventive maintenance cycles for chemical vapor deposition equipment. In order to improve the rolling of the substrate support, the bushing device adopts a ball transfer method in which a large ball and a small ball are mixed. When the main transfer ball of the bushing part of the substrate support contacts the substrate support, the small ball also rotates simultaneously with the rotation of the main ball, minimizing the resistance that can be generated during the vertical movement of the substrate support. As a result of the improvement, the glass substrate breakage rate is reduced by more than 90 ~ 95 %, and the equipment preventive maintenance and board support replacement cycles are extended four times or more, from once a month to more than four months, and the equipment uptime is at least 15 % improved. This study proposes an optimization method for substrate support structure and material improvement of chemical vapor deposition equipment.

In this study, the experiments and analyses were carried out in order to investigate the fracture characteristics on the adhesive at the specimen bonded with aluminum and aluminum-foam. The same conditions were given for the experiments and analyses. The results are investigated by the graph of reaction force according to displacement. It was found that the experimental and the analytical data were very similar to each other. On the basis of the data, the reliability of the analysis data could be confirmed. The notches were produced at the distances of 40, 110, 150, and 190 mm from the front of the test specimen, and the maximum reaction force was compared accordingly. It was found that the highest reaction force was generated at the front end of the adhesive and the lowest reaction force was found at the middle of the adhesive interface. Finally, when the equivalent stress in the test specimen was examined, it was found that the highest stress was obtained at the distance of 110 mm. It can be deduced. As the notch formation point are similar to the point when stress is dispersed as the adhesive is peeled off, it is possible to infer the high stress compared to other test specimens.

본 연구에서는 각기 다른 두 제조사의 AgNW를 활용하여 스핀코팅 속도, 열처리 온도 및 방법 그리고 PDMS코팅 속도에 따른 AgNW/PDMS composite공정 연구를 실시하였다. 실험결과 peel off 특성에 영향을 미치는 인자로 건조방식이 주요하게 작용하며 공정온도 또한 전극 특성에 영향을 주었다. 핫플레이트를 사용한 건조방식은 한방향 열전달로 인해 PDMS를 충분히 건조시키지 못하였지만 오븐 건조를 통해 그 결점을 보완할 수 있었다. 또한, PDMS 코팅속도가 증가함에 따라 스트레처블 특성이 향상되었고 GF는 0.03에서 0.07로 약 100정도 향상되었다.

Crack-free joining of Si3N4 and Al2O3 using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness 500μm each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to 1700˚, and it was cooled at 2˚/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% Al2O3 and 90 wt.% 12H/10 wt.% Si3N4 layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

본 연구에서는 판 구조물의 최적위상을 찾기 위한 비대칭 층을 가지는 인공재료모델을 이용한 위상최적화기법을 제시하였다. 구절점 판요소를 형성하기 위하여 판의 일차전단변형을 고려하는 Reissner-Mindlin 판이론이 도입되었다. 최소화하고자 하는 변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기부피를 제약함수로 채택하였다 인공재료모델에 존재하는 다공성물질의 구멍의 크기를 조절하기 위하여 최적정기준법을 바탕으로 하는 크기조절알고리듬을 도입하였다. 제시된 위상최적화 기법의 성능을 조사하기 위하여 수치예제를 수행하였다. 수치해석결과로부터 제시된 위상최적화기법은 판구조물의 최적위상을 도출하는데 매우 효과적인 것으로 나타났다. 특히 제시된 비대칭 층모델은 판구조물의 보강재를 보다 실제적으로 도출하는데 유용할 것으로 나타났다.

이산화 된 구조물의 위상최적화 과정은 균일하게 분포된 재료 밀도의 위상으로 표현되는 초기 설계영역을 시발점으로 한다. 최적화 과정 동안 구조물의 위상은 고정된 설계영역 내에 주어진 최적화 문제를 만족시키는 방향으로 변화하면서, 최종적으로 최적 위상의 재료 밀도 분포를 생산한다. Eschenauer et al.에 의해 제안되었던 설계영역 안에 구멍을 도입하는 개념은 원래 경계면의 최적화 문제에 대해 설계변수의 유한적인 변화를 촉진시켜 최적화의 수렴성 개선을 도모하기 위함이었으나, 위상최적화의 관점에서는 초기 위상의 정의에 따라 다양한 최적 위상이 생산되는 것을 의미한다. 본 연구에서는 초기 설계영역 안에 국소적인 솔리드 상을 도입해 초기 위상에 변화를 주었을 때, 한정된 재료 하에 구조물에 배치 가능한 다양한 최적 위상을 산출할 수 있음을 검증하였다. 수치 예제로서 초기 설계영역 내에 다양한 치수를 가지는 국부적인 원형 솔리드의 고정된 개수를 투입하여 간단한 MBB-보의 위상최적 설계를 수행하였다.

본 연구에서는 위상최적화 알고리즘의 수렴성을 개선하기 위해 설계영역에 초기 구멍을 도입하는 방법을 제시하는데, 이것은 경계면에 기초한 최적화 방법의 느린 수렴성을 완화하기 위해, Eschenauer et al.에 의해 고안된 버블 방법의 설계영역 안에 구멍을 도입하는 개념과 연계된다. 버블 방법과 달리, 제안된 방법에서는 최적화 과정동안 구멍의 위치를 정의하는 특성함수를 이용하지 않고, 최적화 초기화 단계에서만 초기 구멍을 도입하는데, 이러한 초기 설계영역 안의 솔리드와 보이드 영역들은 고정되는 것이 아니라 합쳐지거나 쪼개지면서 변화된다. 따라서 위상최적화 알고리즘에서 구멍의 이동에 관련된 복잡한 수치적인 계산 없이 자동적으로 설계변수의 유한변화를 더욱 강화시키기 때문에 목적함수 값의 수렴성을 개선할 수 있다. 본 논문에서는 다양한 치수와 형상의 구멍을 포함하는 초기 설계영역을 가지는 Michell형 보의 위상 최적설계를 밀도분포법으로 불리는 SIMP를 이용하여 수행하였다. 이를 통해 위상최적화의 수렴성을 개선하고 최적위상과 형상에 영향을 미치는 초기 구멍의 효과를 검증하였다.

The optimization of conditions for the cultivation of Agaricus blazei was conducted in order to do mass production of mycelia by submerged cultivation. The carbon source and nitrogen source of medium were selected with high fructose syrup and soybean flake, and their optimized concentrations were determined as 8% and 3% respectively. Operation conditions were also optimized as the culture temperature of 25oC and pH of 6.5. The production of mycelia in the fermenter with optimized culture conditions has reached to 8.04 g/L, which was about 3 times as much as that of conventional flask cultivation. In the fed-batch cultivation, the productivity of Agaricus blazei mycelia was 12.01 g/L during 10 days.

기능 경사 복합재에서는 열적 탄성 거동이 성분의 구성분포에 의해 명백하게 구분되어지도록 두가지의 성분입자들을 특정한 체적분율 분포에 따라서 혼합한다. 따라서, 설계자는 주어진 제약조건에 대해 목적하는 성능에 적합한 기능 경사 복합재를 설계하기 위해서 최적의 체적분율 분포를 결정해야만 한다. 본 연구에서는 금속과 세라믹으로 구성된 내열 기능 경사 복합재의 2차원 체적분율을 최적화하기 위하여 내부벌칙함수법과 유한차분법을 사용한 수치 최적화기법을 제안하였다. 최적화 효율을 위해 단일 설계변수의 유한개의 균질 사각형 격자로 기능 경사 복합재의 영역을 나누었다. 그렇지만, 연속적인 체적분율을 구현하기 위하여 최적설계 후에 전체적으로 연속적인 이차원 선형함수로써 불연속적인 체적분율을 보간하였다.

본 연구에서는 기지개와 미시구멍으로 구성된 복합재료에 입자보강 복합재료의 등가 재료상수 예측기법인 평균장 근사이론과 등가원리를 적용하여 위상 최적화에 필요한 등가 재료상수와 설계변수와의 상관관계식을 유도하였다. 또한, 유도된 관계식에 중간값을 갖는 설계변수의 수를 줄이기 위하여 벌칙인자를 도입하였다. 그리고 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 벌칙인자가 도입된 위상 최적화문제를 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 해석하였다.

서로 다른 기지의 성질을 갖는 재료들을 혼합하여 만든 합성재료의 새로운 물성치는 일반적으로 실험으로 규명하고 있다. 혼합하는 재료들의 체적비에 따라 실험으로 측정한 합성재료의 탄성계수와 포와송비는 그 합성재료로 만들어지는 구조물의 역학적 거동을 예측하는 해석적 모델의 기본자료로 사용된다. 합성재료 탄성물성치의 수치적 예측은 합성재료에 대한 유한요소 모델로 해석한 정적변위와 균질.등방성으로 가정한 모델을 해석한 정적변위와의 차이를 최소화하는 구속적 비선형 최적화기법을 사용하여 수행하였다. 유한요소 모델은 체적비에 따라 혼합물질을 분배하기 용이하도록 제안하였으며 구속조건 및 하중조건은 일축인장에 의한 거동을 예측하도록 설정하였다. 본 논문에서는 고체입자를 섞어 만든 합성재료의 탄성물성치를 예제를 통하여 수치적으로 예측하고 그 결과를 실험결과 및 이론식들과 비교.검토하였다.

파장변이섬유를 사용한 새로운 반응 위치 측정 양전자방출 단층촬영기기 검출기를 개발하였으며, 이에 대한 최적화 작업을 수행하였다. 섬광체 2개와 파장변이섬유 3개를 사용하고, 파장변이섬유 끝에 센서를 부착하여 최적화 모듈을 설계하였다. 섬광체와 파장변이섬유 및 센서를 연결시키는 연결물질과 섬광체와 파장변이섬유의 반사체 물질에 따른 센서에서의 빛 수집율 및 센서별 빛 수집 비를 통해 최적의 조합을 도출하였다. 연결물질은 에폭시를 사용하고 반사체 물질은 섬광체와 파장변이섬유에서 각각 난반사체 및 거울반사체를 사용한 조합에서, 가장 높은 빛 수집율과 센서별 빛 수집 비를 보였다.

This paper studies about the buckling analysis of multi-material structure especially compressed column using topology optimization. The buckling is stated as a constraint in the optimization problem. A clamped-pinned column with applied axial compressive load is analyzed. An active-phase algorithm is used to solve multi-phase topology optimization problem. The distribution of different materials is determined in a isotropic two-dimensional design domain. The material properties is modified based on the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) interpolation approach. The Method of Moving Asymptotes (MMA) is used to update the topology design variables which is relative element densities. The optimal designs of the column structure are presented and discused in the numerical applications.