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이 문제는 기존 구조물의 수치 모델에서 고유진동수 및 모드 형상의 동특성의 개선을 위해 최적 설계나 구조 변경을 하는 문제이다

 

 

 
 

8-1 Structural Optimization based on FEM
많이 쓰이고 있는 유한 요소 해석을 통한 최적설계 기법은 구조물의 탄성, 두께, 단면적 등을 설계변수로 하는 Sizing Problem으로서 전통적인 방법과 길이, 부분 구조간의 연결 각도 및 위치, 구조물의 영역, 등의 일반적인 설계 변수를 다루는 구조물 형상 설계 기법으로서 최근에 많이 연구되고 있다.

 

 

 
 

8-1-1 Sizing Problem (Sensitivity Method, Inverse Perturbation Method)
이 방법은 구조물의 좌표가 고정된 상태에서 탄성계수, 밀도, 두께, 단면적 등의 설계변수를 주로 다루는 문제로 빠른 계산이 관건이다. Steepest Decent Method, Gradient Projection Method, Feasible Direction Method, Panalty Method와 같은 다양한 Nonlinear Programming기법을 사용하여 반복 계산을 통해 문제의 해를 구하게 된다.

 

 

 
 

8-1-2 Topology/Shape Problem
(Configuration Sensitivity Method, Homogenization Method,
Energy Method)
이 방법은 구조물의 좌표를 설계 변수로 잡아 구조물을 적합한 설계변수를 통해 나타내고 고유진동수의 민감도를 구하는 것이다. Continuum Approach, 라그랑지 승수(Lagrange Multiplier)방법, Biological Growth Approach, Node Layout Design등의 많은 솔루션이 있다.

 

 

 
 

8-2 FE Model Updating Using Modal Data
이 방법은 실험으로 측정된 고유치와 모드 형상으로 유한 요소 모델의 정확도를 높이이는 것이다. 유한 요소 모델에 존재하는 모델 변수 오차(Model Parameter Error), 이산화 오차(Discretization Error)등에 대한 보정이 필요한데. 행렬의 특성을 이용하여 강성과 질량행렬을 보정하는 방법과 수치 반복 계산을 통하여 보정하는 방법이 있다.

 

 

 
 

8-3 Parameter Identification Using Modal Data
(Joint Identification, Dynamic Damper Design, Support Location, Fault Detection)

이 방법은 상기의 방법과 그 방법론이 유사하나 설계변수가 구조물에 분산되어 있지 않고 조인트 부위나 동흡진기, 혹은 지지 부위에 국한된다. 기존 구조물의 강성과 질량 행렬, 그리고 실험으로 측정한 모드 특성을 알 때 국부적인 설계변수를 규명한다