본 연구에서는 가변 통기성 스마트 의류의 제작을 위해 필요한 형상기억합금 액추에이터의 작동 조건을 파악하였다. 의복의 개방, 폐쇄와 같은 양방향 작동 시 형태 변형 시에만 전력을 소모하는 저전력 소모 액추에이터 개발을 위해 복수 채널의 일방향 형상기억합금을 이용하여 스위치로 작동되는 액추에이터를 설계하였으며 가장 효율적으로 작동할 수 있는 와이어의 직경과 전압인가 단위시간을 도출하였다. 선행연구 결과 도출된 양방향 작동이 가능한 일방향 형상기억합금의 직경 범위 내에서 Arduino 스위치를 제작하여 3.7V 전압인가 시 변화량을 분석한 결과 0.4Φ의 액추에이터가 가장 적합한 것으로 나타났다. 0.4Φ 형상기억합금와이어를 사용한 양방향작동 액추에이터의 개방, 폐쇄에 필요한 최적전압인가 시간을 도출하기 위해 액추에이터의 최대개방, 최소폐쇄 도달 전압인가 시간으로부터 50ms씩 감소, 증가 시키며 냉각 후 액추에이터의 내경을 비교하는 방식으로 측정한 결과 개방 동작에 필요한 최적 전압인가 단위시간은 4,100ms로 나타났다. 각 채널간의 발열에 의한 간섭을 최소화하기 위한 양방향간 작동 시 필요 딜레이 분석을 위해 상온에서 형상기억합금에 최적 전압입가 시간인 4.1초 동안 전원을 공급하고 가열 후 냉각까지의 과정을 열화상카메라로 촬영하여 형상기억합금 와이의 온도가 냉각시의 상변태온 이하로 하강하는 시점을 파악한 결과, 액추에이터의 양방향간 작동 딜레이는 1.8초 이상이 확보되어야 함을 파악할 수 있었다.

본 연구에서는 양파정식기의 정식시 개공기와 토양 간 상대속도를 최대한 0으로 근접시키기 위해 4절 링크-캠 기구를 갖는 정식시험장치를 제작하여 정식시험을 실시하고 최적 작업조건 및 형상을 구명하였 다. 시험조건은 모종나이 50일, 주간거리 130, 140, 150mm, 정식속도 45, 50, 55, 60No/min, 토양수 분함유량 10, 20, 30%, 토양 관수 후 경과 일 수 1, 2, 3, 4일로 하였다. 시험결과 정식률은 주간거리 140mm와 정식속도 50∼55No/min에서 100%로 가장 높게 나타났다. 식부자세는 사질양토에서 주간거리 140mm, 정식속도 50No/min일때 평균 11.2±13.9°로 가장 안정적인 자세로 정식하였고 개공폭은 38.2±1.9mm로 가장 작게 나타나 식부개공기 직경 34mm보다 4.2mm밀림이 나타났다. 최대하중평균은 정식속도 60No/min, 주간거리 150mm일때 45.1±5.1N로 나타났고, 최대정식동력은 124.2±11.8W로 나 타났다. 토양수분함유량은 30%일때 가장 낮았고, 관수 후 1일차가 가장 낮았다. 개선된 4절링크-캠 방 식 식부장치는 주간거리 140mm에 맞는 캠 형상을 갖게 함으로서 개공기-토양 상대속도가 0이 될 수 있었다. 따라서 본 양파정식기 식부장치는 필요 주간거리에 맞추어 상대속도 0의 캠 형상을 갖게 함으 로서 식부성능을 최대화할 수 있는 것으로 판단된다.

This study analyzes gestation stall structures with high strength concrete. The ANSYS program described in this paper is effective not only because it shows good accuracy but also it shows the goodness of parameter studies by using APDL(ANSYS Parametric Design Language). We have performed the various parameter studies by thickness change. The results is presented by using contours and tables. The analysis results showed that it was effective to increase the height thickness(tz) rather than longitudinal thickness(tx).

Structural system involves random conditions such as material property, geometric parameters and applied loads. This is caused by either measurement inaccuracy or system complexity and must be designed to withstand the uncertainties, Random structures may be modelled by using the finite element method using Monte Carlo simulation. It can be applied easily to any structural system with random parameters. The aim of this paper is to find the shape optimal design for the cantilever beam with random input variables to the height and response parameters to the displacement and stresses. The probabilistic design is carried out using ANSYS probabilistic design module in a commercial application software and then the optimal design is sequentially solved. An efficient and practical shape optimal design evaluation method is proposed for the design of the cantilever beam shape. The numerical results are obtained where total volume of the beam, stresses and displacements in the beam treated as constraints

This study mainly treats a new type of the bracing friction damper system, which is able to minimize structural damage under earthquake loads. The slotted bolt holes are placed on the shear faying surfaces with an intention to dissipate considerable amount of friction energy. The superelastic shape memory alloy (SMA) wire strands are installed crossly between two plates for the purpose of enhancing recentering force that are able to reduce permanent deformation occurring at the friction damper system. The smart recentering friction damper system proposed in this study can be expected to reduce repair cost as compared to the conventional damper system because the proposed system mitigates the inter-story drift of the entire frame structure. The response mechanism of the proposed damper system is firstly investigated in this study, and then numerical analyses are performed on the component spring models calibrated to the experimental results. Based on the numerical analysis results, the seismic performance of the recentering friction damper system with respect to recentering capability and energy dissipation are investigated before suggesting optimal design methodology. Finally, nonlinear dynamic analyses are conducted by using the frame models designed with the proposed damper systems so as to verify superior performance to the existing damper systems.

5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성 하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해 석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부 위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.

쉘형 구조물은 외력에 대해 효과적으로 저항할 수 있어, 두께를 얇게하면서 대공간 구조물을 만들 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점은 구조형태에 크게 의존한다. 그러므로 많은 설계자들은 최적 형태를 설계에 반영하고자 하지만, 이는 간단치 않다. 지금까지 보다 최적의 형태를 얻기 위한 많은 기법들이 발표되어 왔고, 이들은 각각 장단점을 나타낸다. 본 논문에서는 최적의 곡면을 얻기 위해 기하학적 비선형을 고려한 유한요소법을 이용한 비교적 간단한 방법을 제안한다. 이러한 방법을 이용하여 다양한 쉘형 곡면에 적용하여 최적곡면을 얻고, 이를 비교한다.

본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.

복합재료(FRP)는 재료적 고비강도, 고내구성 등으로 인하여 건설분야에 널리 사용되고 있어, 본 연구에서는 인발성형된 FRP 바닥판의 형상최적설계를 수행하였다. 최적설계의 정식화에서 목적함수는 단위모듈의 체적을 최소화하도록 하였으며, 설계변수는 바닥판 단면의 기하적 치수와 재료적 물성을 사용하였다. 반면 바닥판의 성능을 최대한 효율적으로 설계하기 위하여 설계 제약조건으로 처짐규정, 재료파괴 기준, 좌굴하중, 바닥판 최소두께와 응력을 사용하였다. 단면형상의 효율적 결정과 시공성을 고려하여 구조적 보조부재를 포함하지 않는 튜브 모양의 형상으로 제한하였으며, 최적화 알고리즘은 Index기법을 적용하여 수렴성을 극대화한 개선된 GAs를 사용하였다. 상용 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 구조해석 결과를 최적화 과정에 필요한 제약조건으로 활용하고, 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 개발한 최적화 프로그램을 검증하기 위하여, 40m의 지간, 폭 12.14m에 주형 간격이 2.5m인 단순교를 대상으로 하였으며, 도로교 설계 기준을 만족하는 DB-24하중을 적용하였다. 복합재료의 재료로 E-glass섬유를 사용하였으며, 최적설계를 수행한 결과 인발성형공법에 의한 실용적인 단면을 제안하였다.

최적설계기법을 사용한 경제적인 설계의 필요성은 오래 전부터 요구되어 왔으나, 종전의 설계가 설계자의 경험에 의한 시행착오적인 반복설계를 통하여 이루어져 왔기 때문에 구조물의 형상이 복잡한 경우에는 계산상의 어려움과 반복계산을 되풀이해야 하는 번거로움으로 진정한 최적설계는 기대하기 어려웠다. 최적설계법이 구조물의 설계에 매우 유용하다는 사실이 증명되고 있긴 하지만, 아직도 최적설계의 의미를 제대로 이해하지 못하고 있는 실정이며, 더구나 설계실무자는 어디까지나 사용자이기 때문에 수리적 계획수법에 친숙할 필요까지는 없지만 최소한 이런 기법의 가능성과 중요성을 이해할 필요는 있는데 대부분 그러하지 못하고 있는 실정이다. 일반적으로 트러스 구조물 설계 시 주어진 부재의 응력에 따라 단면적을 산출하여 그 단면적에 역학적으로 가장 합리적인 단면을 선정하여 경제적인 설계단면을 구한다. 그러나 트러스의 형상, 트러스 높이에 따른 경제성의 문제는 보통 설계자의 경험과 직관에 의하여 결정되고, 특별한 검토가 이루어지지 않고 설계가 수행되는데, 실제 트러스 구조물에서 트러스의 형상과 높이가 전체 건설공사비에 크게 영향을 미친다. 그러므로, 트러스 구조물의 최적설계에서 트러스 형상, 라이즈 비(rise ratio : 높이/스팬) 및 격간 수(number of panel)를 고려하는 것이 필요하다. 트러스 형상과 스팬에 따른 최적형상과 최적높이 및 격간 수에 대해 설계자의 초기 구조계획 시 주관적 선택의 어려움을 해결하고, 실제의 지붕형 트러스 구조에 설계하중을 작용시켜 응력해석에서부터 부재 단면설계까지의 자동화된 최적설계 알고리즘을 개발할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 플랫 트러스의 형상, 격간 수, 격간의 간격 및 부재단면 등에 대하여 이산적인 변수의 처리와 넓은 설계 공간의 탐색능력과 더불어 문제의 비선형성과 관계없이 전체 최적해를 찾아낼 수 있는 유전자 알고리즘을 이용한다. 또한, 강 구조 한계상태설계기준(대한건축학회, 1998)을 기준으로 하여 자동으로 플랫 트러스의 구조계획과 단면이산화 최적설계를 동시에 수행할 수 있는 최적화 알고리즘을 제시하는 것을 목적으로 한다.

The objective of this study is the development of size, shape and topology discrete optimum design algorithm which is based on the genetic algorithms. The algorithm can perform both shape and topology optimum designs of trusses. The developed algorithm was implemented in a computer program. For the optimum design, the objective function is the weight of trusses and the constraints are stress and displacement. The basic search method for the optimum design is the genetic algorithms. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization. The genetic algorithm consists of genetic process and evolutionary process. 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. The efficiency and validity of the developed size, shape and topology discrete optimum design algorithms were verified by applying the algorithm to optimum design examples

In general, the cutting pattern of the membrane structures is determined by dividing the complicated curved 3-D surface into several 2-D plane strip by using flattening technique. In this procedure, however, some discrepancies ore occurred between actual stresses of equilibrated state and designed uniform stresses because the material properties are not considered. These deviations can cause the critical structural problems, wrinkling or overstress, and thus a optimization process should be considered. In this paper, a new analytical method for determining an optimum cutting pattern considering material properties is presented. Here, iterative procedure is introduced to decrease the errors caused in numerical process. The optimization method proposed can diminish the deviations occurred by material properties and numerical errors, simultaneously. As a results, it is shown that the final stress distributions for the HP shell model are sufficiently near to design stress distributions, and it can be concluded that this method can be used to obtain the optimized cutting pattern of membrane structures.

형상 최적설계에서 절점의 재배치 및 형상 민감도 계산은 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 형상을 Bezier 곡선을 이용하여 표현하고, 민감도 계산을 위하여 개선된 직접미분법을 이용한다. 그리고, 절점의 재배치에는 변위장을 수정한 속도장을 이용한다. 또한, 본 연구에서는 자중을 고려한 외팔보와 3차원 저널베어링을 수치예제로 선택하여 본 연구의 기법들을 적용한 형상 최적설계를 해석한다.

겨울철 온실의 기본적인 열에너지원인 일사를 최대한 확보하도록 하는 은실의 지붕형상을 결정하기 위해 유전알고리즘 및 광투과율 전산모델을 이용한 최적화기법을 이용하여 설치지역, 피복재료특성, 온실의 기본치수등이 주어졌을 때 지붕경사각, 경간폭비의 최적조합을 결정할 수 있도록 하는 최적설계를 수행하였다. 수원지방에 위치한 경간폭 6m의 2연동 동서동 온실 및 단동 온실을 가정하여 최적화를 수행한 결과 경사각, 폭비 순으로 2연동, 단동 온실에 대해 각각 40.861≒40 。 / , 0.4806≒0.5, 37.490≒37 。 / , 0.7748≒0.78의 결과를 얻을 수 있었다. 광투과율 문제를 예로 적용해 본 결과 직접 전산모델을 호출하여 최적화를 수행하는 유전알고리즘의 기법은 온실환경의 해석을 위해 연구되어온 다양한 분야의 전산모델들을 종합적인 온실의 최적설계에 활용하도록 하는데 유용한 기법이 될 것으로 판단되었다.판단되었다.

유채의 수양검정을 함에 있어 우리나라의 여건하에서는 어떤 plot 크기와 모양이 실험의 정밀도를 높이며 가장 이상적인가 하는 간제를 작물시시장 목포지장의 토양균일도추정과 아울러 그 시험을 실시하여 얻어진 몇가지 결과는 1. 작물시험장 목포지장 시험국장의 도장균일성은 수량의 C.V.로서 표현된 균일도는 다분지성인 유달에서 약 13%있고 양질다수성인 용당에서 약 11%로서 수량검정을 위하여 불량한 편은 아니었다. 2. Plot의 크기 증가에 따라서 변이계수치의 현저한 감소를 볼수 있었으며 특히 120m2 plot에서 C.V.가 가장 낮았고 용당에서 그 현상이 더욱 뚜렷하였다. 그러나 Plot의 크기는 경제적인 면과 실험의 정밀도를 아울러 고려하여 그 적정한계를 설정함이 유익하겠다. 3. 동일면적에서의 Plot 모양는 정방형 Plot보다 장방형 p1ot에서 C.V.가 낮은 경향을 보였고 또한 시험구의 폭이 넓어짐에 따라 변이계수는 감소하였다. 4. 우리나라에 있어 유채의 수량 검정도는 육종초기 세대에는 휴장 3~6m의 plot에서 3회 반복으로 검정하고 후기세대에는 9~12m의 단열 plot에 반복을 준다면 실험의 오차도 상당히 감소시킬 수 있을 것으로 여겨진다.

대두의 수량검정시험을 할때 어떠한 시험구의 크기와 모양이 시험의 정밀도를 높이는데 가장 이상적인가 하는 문제를 소지성품종으로 대표되는 Clark와 민무형이고 다기성품종인 금강대립을 사용하여 토양균일도시험과 아울러 실시하였다. 1) 시험구크기는 증가에 따르는 변이계수의 감소는 어느 크기까지는 현저한 감소를 보였으나 그 이후에서의 변이계수의 감소는 완만하여져, 시험구크기에 따라서 Plotting한 변이계수곡선은 최대만곡점을 이루는 부위가 생긴다. 2) Camparable variance의 비교에 의해 시험구모양간의 F검정을 한 결과, Clark는 시험구크기가 10~18개기본단위구로 구성된 시험구에서, 금강대립은 7~32개기본단위구의 시험구에서만 모양간의 유의차를 보였다. 유의차가 있는 모양간의 변이계수를 비교하면 규수가 많고 규장이 짧은 모양보다는 규수가 적고 규장이긴 세장한 장방형의 모양이 일반적으로 변이계수가 낮았다. 3) 이와같은 결과에 의해 Clark는 1규 x 1m의 기본단위구의 12배(8.4m2 ) 크기에 모양은 규수 2 규장 6m, 금강대립은 18배(12.6m2 )크기에 모양은 규수 2 규장 9m의 시험구가 최적시험구로 추정되며 이때의 변이계수는 Clark와 금강대립에서 각각 12.5%와 12.1%였다. 4) 토양의 균일도측정으로서 회귀계수 b를 이용하였던바, b치는 시험구크기와는 상관이 없었으나 모양간에 차이를 보였다. Clark와 금강대립의 종실수량에 대한 b치는 각각 평균 -0.71과 -0.75로 계산되였다.

대두의 수량검정을 함에있어 우리나라의 여건하에서는 어떤 plot size와 shape가 실험의 정밀도를 높이며 또한 경제적인 면에서 가장 이상적인가 하는 문제를 한국원자력연구소 신설시험포장의 토양균도추정과 아울러 그 예비시험을 실시하여 얻어진 몇가지 결과를 보고하는 바이다. 1. 한국원자력연구소 시험포장의 포장균일성은 종실수량의 C.V로서 표현된 균일도는 다지성이며 과무형인 "금강대립"에서 약 22%이었고 소지성 유도품종 "Clark"는 약 20%로서 수량검정을 위하여 불량한 편은 아니였고 적당한 시험설계와 반복으로 오차를 감소시킨다면 시험포장으로 사용하는데 크게 지장이 없을 것이다. 2. Plot의 크기 증가에 따라서 변이계수치의 현저한 감소를 볼수 있었으며 특히 102m2 plot에서 C.V가 가장 낮았고 "금강대립"에서 그 현상이 더욱 뚜렷하였다. 그러나 plot의 크기는 경제적인 면과 실험의 정밀도를 아울러 고려하여 그 적정한계를 설정함이 유익하겠다. 3. 동일면적에서의 plot shape는 정방형 plot보다 장방형 plot에서 C.V가 낮은 경향을 보였고 또한 시험구의 폭이 넓어짐에 따라 변이계수는 감소하였다. 4. 우리나라에 있어 대두의 수량검정포는 육종초기세대에는 길이 2.5-5m의 plot에서 3-4회 반복을 준다면 실험의 오차도 상당히 감소시킬수 있고 경제적일 것으로 여겨진다.차도 상당히 감소시킬수 있고 경제적일 것으로 여겨진다.