차량 후드 보강재의 신뢰성 기반 다중목적 위상 최적설계

Abstract

신뢰성 기반 위상 최적설계(reliability-based topology optimization：RBTO)는 설계변수들의 불확실성을 고려하여 최적의 위상을 얻는 방법으로 본 연구에서는 양방향 진화적 구조 최적화(bi-directional evolutionary structural optimization : BESO) 기법을 이용하여 자동차 후드 보강재에 대하여 신뢰성 기반 위상 최적화를 수행하였다. 굽힘, 비틀림 그리고 고유진동수를 고려하기 위해 각각의 문제에 대하여 가중치를 부여하고 하나의 다중목적 민감도 수로 정의하여 곡률이 다를 때와 외장판이 있는 경우의 보강재에 대하여 다중목적 위상 최적설계를 수행하였다. 설계변수의 불확실성을 고려하기 위해 목표 성능치 접근법(PMA)을 이용하여 신뢰성 해석을 수행하였으며, 그 결과를 결정론적 위상 최적화의 결과와 비교하여 논하였다. 위상 최적화 결과 고유진동수의 가중치가 0.3에서 0.7로 변하면서 고유진동수가 증가함을 확인할 수 있었으며, 여러 조건들을 동시에 고려해야 하는 위상 최적화시 각각의 가중치를 사용한 위상 최적화는 효율적임을 알 수 있었다. 또한, 신뢰성 기반 위상 최적화의 체적이 결정론적 위상 최적화보다 크게 나타나게 되는데 이는 목표 신뢰도 지수를 만족시키기 위한 것임을 알 수 있었고, 보강재 설계시 외장판을 고려하지 않고 보강재만 해석을 하여도 위상에 있어서는 결과적으로는 크게 차이가 없다는 것을 알 수 있었다.