등가정하중을 이용한 축대칭 단조부품 예비성형체의 형상최적화에 관한 기초연구

정의진(Ui-Jin Jung),이재준(Jae-Jun Lee),박경진(Gyung-Jin Park) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4

등가정하중을 이용한 축대칭 단조품의 형상최적화에 관한 기초연구

정의진(Ui-Jin Jung),이재준(Jae-Jun Lee),박경진(Gyung-Jin Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.1

본 논문은 등가정하중을 이용하여 단조공정의 예비성형체 및 빌렛의 형상설계를 위한 최적화방법을 제안한다. 단조공정에서 예비성형체의 형상은 최종 성형품의 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구는 빌렛 및 예비성형체의 형상을 설계하기 위하여 등가정하중법을 사용하였다. 등가정하중법은 비선형 동적하중을 등가정하중으로 변환하고 여기서 구한 등가정하중을 이용하여 선형응답 최적화를 수행하는 방법이다. 설계변수의 갱신은 선형 응답 최적화와 비선형 해석을 통하여 이루어진다. 본 논문에 포함된 예제는 원하는 단조품의 생산을 위한 최적의 예비성형체와 빌렛의 형상을 도출하여 제안한 방법의 유용성을 검증한다. 비선형 해석과 선형 응답 최적화는 각각 LSDYNA와 NASTRAN을 사용하였다. An optimization method is proposed for preform and billet shape designs in the forging process by using the Equivalent Static Loads (ESLs). The preform shape is an important factor in the forging process because the quality of the final forging is significantly influenced by it. The ESLSO is used to determine the shape of the preform. In the ESLSO, nonlinear dynamic loads are transformed to the ESLs and linear response optimization is performed using the ESLs. The design is updated in linear response optimization and nonlinear analysis is performed with the updated design. The examples in this paper show that optimization using the ESLs is useful and the design results are satisfactory. Consequently, the optimal preform and billet shapes which produce the desired final shape have been obtained. Nonlinear analysis and linear response optimization of the forging process are performed using the commercial software LS-DYNA and NASTRAN, respectively.

등가정하중법을 이용한 텔레비전 포장재의 구조최적설계

이영명(Youngmyung Lee),정의진(Ui-Jin Jung),박경진(Gyung-Jin Park),한인식(In-Sik Han),김태경(Tai-Kyung Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.3

텔레비전의 운송 중 발생 가능한 낙하상황을 설정하고, 낙하충격으로부터 텔레비전을 보호할 수 있는 텔레비전 포장재의 최적설계를 수행하였다. 텔레비전 포장재의 최적설계는 등가정하중법을 이용하여 비선형동적응답 구조최적설계를 수행하였으며, 포장재의 최적설계 과정을 본 연구에서 제안하였다. 개념설계 단계에서 등가정하중법을 적용한 위상최적설계를 수행하였으며 상세설계 단계에서 가상모델을 사용한 응력등가정하중법을 이용하여 형상최적설계를 수행하였다. 응력등가정하중은 비선형동적응답 해석의 변위장뿐만 아니라 응력반응장과 동일한 선형해석반응장을 유발하는 선형정적하중이다. 즉, 비선형 동적응답 해석에서의 응력반응장을 구조최적설계에서 제한조건을 설정할 수 있는 것이다. 실제 예제를 통해 등가정하중법을 적용한 최적설계 과정의 유용성을 검증하였다. 텔레비전 포장재 낙하 테스트는 LS-DYNA 를 사용하였으며 구조최적설계는 NASTRAN 을 사용하였다. A nonlinear dynamic response structural optimization process is proposed for the television (TV) packing system that protects the damage from a drop situation using the equivalent static loads (ESLs). Topology optimization using ESLs is carried out for conceptual design, and shape optimization using stress ESLs for a virtual model is performed for detailed design. Stress ESLs are static loads that generate the same displacement as well as the stress fields of linear static analysis as those of nonlinear dynamic analysis. Thus, the response of nonlinear dynamic analysis can be utilized as a constraint in the linear static structural optimization. An actual example is solved to validate the process. The drop test of a television packaging system is analyzed by LS-DYNA, and NASTRAN is used for optimization.

등가정하중을 이용한 스프링-댐퍼 제어시스템 구조물의 최적설계에 관한 기초연구

유남선(Nam-Sun Yoo),정의진(Ui-Jin Jung),박경진(Gyung-Jin Park),김태경(Tai-Kyung Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.6

본 논문은 등가정하중을 이용하여 제어시스템을 포함한 구조물의 설계를 위한 최적화 방법을 제안한다. 지난 연구는 구조물과 제어시스템 최적설계를 독립적으로 분리하여 수행하였고, 구조물과 제어시스템을 동시에 최적화하여도 제어시스템의 제어변수는 정상상태에서만 최적화하여 성능을 향상시켰다. 하지만 제어변수는 모든 시간영역에서 최적화해야 한다. 즉, 제어시스템의 해석은 과도상태에서 수행해야 한다. 본 연구에서는 새로운 등가정하중을 이용하여 제어변수를 포함하는 제어시스템 구조물의 최적설계를 위한 방법을 제시하였다. 등가정하중은 동적하중이 구조물에 작용할 때 발생하는 임의 시간에서의 변위장과 동일한 변위장을 만들어내는 정하중을 의미한다. 이렇게 계산된 등가정하중을 이용하여 설계영역에서 선형정적응답 최적설계를 진행한다. 몇 가지 예제를 통해 새로운 등가정하중을 적용한 동적응답 최적설계방법의 유용성을 확인하였다. An optimization method is proposed for the simultaneous design of structural and control systems using the equivalent static loads. In the past researches, the control parameters of such feedback gains are obtained to improve some performance in the steady-state. However, the actuators which have position and velocity feedback gains should be designed to exhibit a good performance in the time domain. In other words, the system analysis should be conducted for the transient-state in dynamic manner. In this research, a new equivalent static loads method is presented to treat the control variables as the design variables. The equivalent static loads (ESLs) set is defined as a static load set which generates the same displacement field as that from dynamic loads at a certain time. The calculated sets of ESLs are applied as multiple loading conditions in the optimization process. Several examples are solved to validate the proposed method.

해상 상태를 고려한 모바일하버용 크레인의 구조최적설계

이재준,임원종,정성범,정의진,박경진,Lee, Jae-Jun,Lim, Won-Jong,Jeong, Seong-Beom,Jung, Ui-Jin,Park, Gyung-Jin 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.1

모바일하버는 선박의 대형화로 인하여 항만에 접안 및 정박이 불가능하거나 선박의 접안 대기시간이 길어지는 경우 등 항만의 문제점들을 해결하기 위해 제시된 새로운 개념의 시스템이다. 이 새로운 시스템은 해상에 있는 선박에 다가간 후, 모바일하버에 설치된 크레인을 이용하여 선박에 컨테이너를 직접 상, 하역작업을 하도록 고안되었다. 모바일하버용 크레인은 컨테이너를 이송하는 장치로써 그 중요성이 매우 크다. 본 연구에서는 모바일하버용 크레인의 형태들을 제시하고 각 형태에 따른 구조최적설계를 실시하였다. 불안정한 해상으로부터 발생되는 횡동요 및 종동요와 바람에 의한 풍하중을 최적설계의 하중조건으로 하였다. 또 한국선급 및 각각의 규정들을 최적설계의 제한조건으로 하여 규정을 만족하면서 경량화된 크레인 구조를 최적화하였다. The mobile harbor is a new concept system to solve the problems of a port. These problems are that container ships cannot be anchored at the dock because they have become larger or the waiting times of anchoring the ships are increased due to heavy container traffic. A new system is designed to carry out the loading and unloading of containers between the mobile harbor and the container ship using the mobile harbor crane at sea. The crane plays an important role when transferring the containers. In this research, various types of the mobile harbor crane are proposed and structural optimization for each type of the crane is carried out. The loading conditions consider the rolling and pitching conditions of the unstable sea state and the wind force are considered. The constraints are mainly the regulations made by the Korean Register of Shipping. The structure of the crane is optimized to minimize the mass while various constraints are satisfied.

차륜형 전투차량 전복 시승무원 안전성 확보를 위한 시뮬레이션 연구

이경수(Gyung-Soo Lee),정의진(Ui-Jin Jung),박경진(Gyung-Jin Park) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.4

차륜형전투차량은 보병부대의 전투력 강화와 기동성 향상을 목적으로 운용하는 군용차량이다. 전투차량은 운용 특성상 험난한 지형의 주행이 불가피하고 높은 무게 중심으로 인해 전복 사고의 위험성이 크다. 이러한 이유로 전투차량의 내부는 전복 사고에 따른 승무원의 안전성을 고려하여 설계해야 할 필요가 있다. 하지만 실제 차량을 이용한 시험은 현실적으로 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 차륜형전투차량의 전복 시험을 모사하여 승무원의 안전성을 측정하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 및 모델링 방법에 관한 연구를 수행한다. 본 논문의 연구 범위는 전투차량 전복 시험 조건, 전투차량 유한요소 모델링, 유한요소 인체 더미의 적용 방법, 전복 시험 시뮬레이션, 시뮬레이션 적용 시 발생 가능한 문제와 해결 방안 제시, 인체 상해치 계산 및 평가를 포함한다. A wheeled armored vehicle is a military vehicle that has been developed to enhance combat capabilities and mobility for the army. The wheeled armored vehicle has a high center of gravity, and it operates on unpaved and sloped roads. Therefore, this vehicle has a high risk of rollover crashes. To design the interior of the military vehicle, the crew’s safety during rollover crashes is an important factor. However, actual vehicle tests for design are extremely expensive. In this paper, nonlinear dynamic analysis is performed to simulate the rollover crashes and the passenger injury is assessed for a wheeled armored vehicle. The scope of this research is the rollover condition, FE modeling of the wheeled armored vehicle and the dummy, arrangement of dummies, assessment of passenger injuries, and simulation model for rollover crashes.

범퍼처짐, 어퍼레그 상해 상충성능 최적화

김영헌(YoungHeon Kim),정의진(Ui-Jin Jung) 한국자동차공학회 2019 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2019 No.5

It is hard to make product which perfect satisfy both performance that has trade-off relation. Especially, performance of pedestrian injury in crash performance always has trade-off performance because of it needs reduce stiffness of vehicle component even though other performance need high stiffness. One of the difficult pedestrian injury is upper-leg that represent force and moment of femur and pelvis when it contact bumper cover, hood and head-lamps. Here trade-off relation occurred between upper-leg injury and body deflection of bumper cover that components need high stiffness for satisfy quality condition that avoid body deflection. Previous vehicle development process try to reduce bumper stiffness for upper-leg injuy first then bumper deflection is measured when proto product built if it is not satisfaction added stiffness design performed. In this paper, we try to reduce wasteful development process by 1) establish bumper deflection analysis method and 2)trade-off optimization analysis between bumper deflection and upper-leg injury.

등가정하중을 이용한 구조물의 제어시스템 최적설계에 관한 기초연구

유남선(Nam-Sun Yoo),정의진(Ui-Jin Jung),박경진(Gyung-Jin Park) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.6

구조최적설계 기법을 이용한 모바일하버용 크레인의 설계

임원종(Won-Jong Lim),정의진(Ui-Jin Jung),정성범(Seong-Beom Jeong),이재준(Jae-Jun Lee),박경진(Gyung-Jin Park) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11

Recently, the container ships become fairly large so that the shipping capability is more than 10,000TED. Accordingly, very large ports are required and building such ports is extremely expensive. For this reason the mobile harbor concept has been proposed. The mobile harbor, which is located in a shallow sea, can replace a port that has insufficient infrastructure. Also, this system can alleviate congestion in the ports. The mobile harbor is a small container ship which has a container crane on it. The mobile harbor is a new innovative concept for moving containers from containership to a mobile harbor or vice versa. One of the most important basic technologies is the design of a crane structure for the mobile harbor. The crane for the mobile harbor is different from the conventional cranes on the ground. Stability is guaranteed on the ground, but is not so in the sea. This study examines structural optimization of the crane structure on the mobile harbor. The position of the boom of the crane is optimized as well. The design process considers the rolling and pitching conditions of the sea state and the wind force regulations from Korean Register of Shipping. Optimization problems are formulated to minimize the weight while various design conditions are satisfied, and the formulated problems are solved by a commercial software system called GENESIS.

전투 차량 전복 안전성 평가 및 전복 시 승무원의 거동에 대한 연구

김호범(Hobum Kim),이경훈(Kyounghoon Lee),이강운(Kangwun Lee),김종현(Jonghyun Kim),이정엽(Jeongyub Lee),정의진(Ui-Jin Jung),박경진(Gyung-Jin Park) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2012 No.11

The wheeled armored vehicle has a high center of gravity, and it operates on unpaved and sloped roads. Therefore, this vehicle has a high risk of rollover crashes. To design the interior of the military vehicle, the crew’s safety during rollover crashes is an important factor. However, there are restrictions in designing the space and the safety devices of the vehicle. In this paper, nonlinear dynamic analysis is performed to simulate the rollover crashes and the passenger injury is assessed with an existing vehicle model. Moreover, designs of a headrest and a seat belt are proposed to reduce passenger injury. The results of passenger injury are compared with a previous design. HyperWorks and LS-DYNA are used for the finite element modeling and nonlinear dynamic analysis, respectively.