이산공간에서 등가정하중을 이용한 비선형동적응답 구조물의 강건최적설계

Abstract

제품의 설계와 제작 과정에서 제품의 성능에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변동요인이 있다. 강건설계에서는 제품의 성능이 이러한 변동요인에 대해 둔감해지는 설계를 추구한다. 등가정하중법은 동적하중을 받는 구조물에 대한 비선형동적응답의 구조최적설계 방법이며 다양한 연구가 진행되고 있다. 다구치법과 등가정하중법을 함께 활용하여 이산공간에서 강건최적설계를 수행하는 방법을 제시한다. 등가정하중법에서 정의되는 등가정하중을 활용해서 비선형동적해석을 선형정적해석으로 대체하고 다구치법의 직교배열표를 이용한 실험으로 강건설계를 수행한다. 방법의 효용성을 확인하기 위해서 다양한 구조물설계 예제에 적용해본다. 기존의 일반적인 방법과 비슷한 강건해를 얻을 수 있으며 비선형동적해석의 필요횟수는 크게 줄어든다.

Design or manufacturing processes include numerous noise factors, such as tolerance. A robust design reduces the variations in performance characteristics caused by noise factors. The equivalent static loads method (ESLM) is an optimization technique that can deal with the nonlinear dynamic response of structural optimization. In this study, a robust optimization method using the Taguchi method and the ESLM is proposed. The equivalent static loads defined from the ESLM are employed in the method, and nonlinear dynamic analyses are substituted with linear static analyses using the equivalent static loads. The Taguchi method is utilized to determine a robust optimum through experiments using an orthogonal array. Various structural examples are presented to verify the performance of the proposed method. Using the proposed method, the number of nonlinear analyses is reduced, and the obtained solution is almost identical to that of the general method.