기계공학과 컴퓨테이셔널 구조 역학 및 설계 연구실은 비선형 다중 스케일 다물리 동역학 분석 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 비선형 유한 요소법을 기반으로 한 다중레벨 유한 요소 프레임워크를 활용하여 복합 구조물의 동적 거동을 심도 있게 분석합니다. 특히, 복합재료의 비선형성, 다중 스케일 및 다물리적 상호작용을 고려한 정밀한 해석을 통해, 고도의 구조적 최적화 및 설계를 목표로 합니다. 이러한 연구는 자동차, 항공우주, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 응용될 수 있습니다.

컴퓨테이셔널 구조 역학 및 설계 연구실은 물리 기반 인공지능을 활용한 신소재 설계 연구에 주목하고 있습니다. 물리 정보를 포함한 신경망을 통해 재료의 비선형 특성을 정확히 모델링하고, 이를 통해 새로운 재료의 특성을 예측합니다. 또한, 데이터 기반 비선형 다중 스케일 역학을 활용하여 유연하고 지능적인 구조체를 설계하는 연구도 진행 중입니다. 이는 전통적인 방법으로는 어렵거나 불가능했던 새로운 재료 및 구조체의 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.

Design Optimization Multiphysics and multiscale structural design optimization Efficient analysis method considering discontinuities Development of scalable, interoperable topology optimization method

Multiscale and multiphysics topology optimization has a great potential in conceiving materials and structures that have intricate material layouts (multi-scale), and experiences coupled stimulus (multi-physics). To fully exploit such potential, we derive and incorporate the consistent sensitivity to topology optimization. We also discuss the fidelity of the complex model with regards to the widely used simplified model so to identify whether such an effort is actually of worth.

Chung, et al., Development of topology optimization considering nonlinear multiphysics, CMAME, 2020 Level-set based topology optimization of periodic cellular structures under thermoelastic coupled load (work in progress) Robust topology optimization considering thermoelasticity (work in progress: Mr. Byeonghyon Go)

FE modeling of the multifunctional structures Particle-based modeling FEA-MD coupled multiscale analysis Simulation of the mechanical behaviors of multifunctional structures requires a thorough understanding of the materials and their interaction with the surrounding environment, not to mention the numerical method that solves the partial differential equations.

To simulate the behavior, phase transition modeling based on Landa

For example, when irradiated by UV light, smectic liquid crystal polymer exhibits nontrivial deformation, namely alternating bending direction with a single stimulus. To simulate the behavior, phase transition modeling based on Landau-de Gennes energy has cooperated with the constitutive model of smectic LCP.

Chung et al., Numerical study of light-induced phase behavior of smectic solids, PRE, 2017; Chung et al., Finite element analysis of the optical-texture-mediated photoresponse in a nematic strip, Comp. Mech., 2017; Chung et al., Light and thermal responses of liquid crystal network films: A finite element study, PRE, 2015.