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본 논문에서는 페이즈필드 설계법 기반의 피로 제약 조건 구조물의 위상최적설계를 수행하였다. 페이즈필드 설계법의 도입으로 기존의 위상최적설계법에서 발생하기 쉬운 중간 영역의 크기를 크게 감소시켰다. 수정된 upper bound P-norm의 도입으로 모든 지점의 응력 성분을 고려하면서, 전역적 응력값이 국부적 최대 응력값과 근사한 값을 가질 수 있도록 설정하였다. 또한 기존의 피로 파괴 제약 조건 위상최적설계에서 다루지 않았던 응력 수정 계수에 대한 고려를 위하여 위상최적설계 결과물의 1차 주응력 성분을 고려하여 응력 수정 계수를 도입하고 이에 따라 허용 응력 진폭 값을 수정 하였다. 이를 통하여 인장 응력으로 인한 내구 한도 감소 요인을 반영한 체계적인 설계 방안을 제시하였다.

In this study, a structure satisfying the fatigue constraint is designed by applying the topology optimization based on the phase field design method. In order to predict life based on the stress value, high cycle fatigue failure theory in which stress acts within the range of elastic limit is discussed and three fatigue theories of modified-Goodman, Smith-Watson-Topper and Gerber theory are applied. To calculate the global maximum stress, a modified P-norm stress correction method is used. As a result, it is possible to obtain topology optimization results that minimize the volume while satisfying the fatigue constraints. By applying the phase field design method, a simple shape with a minimized gray scale was obtained, and the maximum stress value acting on the optimization result became very close to the allowable stress value due to the modified P-norm stress method. While previous studies does not consider the stress correction factor, this study proposes the determination method regarding the stress correction factor considering loading effects related to axial stress components.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
다중 패치 쉘 아이소 지오메트릭 해석의 계면 연속성 검토 = Studies of Interface Continuity in Isogeometric Structural Analysis for Multi-patch Shell Components 하윤도, 노정민 pp.71-78

양방향 펌프의 유동 해석을 통한 펌프 케이싱의 최적설계 = Design Optimization of Two-Way Pump Casing through Flow Analysis 김동휘, 노유정, 임오강, 최은호, 최주용 pp.79-85

스펙트럴 요소법을 이용한 SH파 전파의 외연적 시간이력해석 = Explicit Transient Simulation of SH-waves Using a Spectral Element Method 윤승욱, 강준원 pp.87-96

응력 수정 계수를 고려한 피로 제약 조건 구조물의 위상최적설계 = Fatigue Constrained Topological Structure Design Considering the Stress Correction Factor 김대훈, 안기수, 정승환, 박순옥, 유정훈 pp.97-104

페리다이나믹 이론 모델을 이용한 재료의 균열 진전 해석 = Peridynamic Modeling for Crack Propagation Analysis of Materials 정원준, Erkan Oterkus, 이제명 pp.105-114

PS 텐던 강종별 긴장력 변화에 따른 자기이력 모니터링 = Magnetic Hysteresis Monitoring according to the Change of Tensile Force and Steel Class of PS Tendons 김준경, 박승희, 이환우 pp.115-120

참고문헌 (14건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

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번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Ahn, K. (2017) Structural Optimization using the Phase Field Method Considering Stress and Fatigue Constraints, Master Thesis, Yonsei University. 미소장
2 Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method 네이버 미소장
3 Dowling, N.E. (2004) Mean Stress Effects in Stress-life and Strain-life Fatigue(No. 2004-01-2227). SAE Technical Paper. 미소장
4 Topology optimization of continuum structures with local stress constraints 네이버 미소장
5 Guest, J.K. (2009) Topology Optimization with Multiple Phase Projection, Comput. Methods Appl. Mech. & Eng., 199(1), pp.123-135. 미소장
6 Fatigue constrained topology optimization 네이버 미소장
7 A novel P-norm correction method for lightweight topology optimization under maximum stress constraints 네이버 미소장
8 Topological nano-aperture configuration by structural optimization based on the phase field method 네이버 미소장
9 Norton, R.L. (2011) Machine Design: An Integrated Approach, Prentice-Hall Inc: NJ, USA. 미소장
10 Topology optimization of continuum structures with local and global stress constraints 네이버 미소장
11 A note on the derivation of global stress constraints 네이버 미소장
12 Morphology-based black and white filters for topology optimization 네이버 미소장
13 Shape and topology optimization based on the phase field method and sensitivity analysis 네이버 미소장
14 Wohler, A. (1870) Uber die Festigkeits-Versuche Mit Eisen und Stahl. 미소장

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