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메타모델을 이용한 세탁기 축계 플랜지 샤프트 형상 최적설계

Title
메타모델을 이용한 세탁기 축계 플랜지 샤프트 형상 최적설계
Other Titles
Design Optimization of the Flange Shaft on a Washing Machine Axial System Based on Metamodels
Author
박경원
Alternative Author(s)
Park, Kyung Won
Advisor(s)
최동훈
Issue Date
2018-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
세탁기는 소비자들이 오랜 시간 사용해온 가전제품 중의 하나로 브랜드에 대한 충성도가 높은 제품이다. 이 같이 진입장벽이 높은 시장 개척을 위해서는 소비자의 구매 욕구를 유발하는 혁신적인 제품의 개발이 필요하다. 세탁용량 증대는 이를 위한 좋은 방법 중 하나이므로, 본 연구에서는 세탁조의 체적 확장을 위해 flange shaft의 높이를 최소화하는 최적 설계안을 도출하고자 한다. 이 부품의 높이를 줄이면 부품의 강성 저하에 따른 변형이 발생하는데, 일정 변위 이상의 변형은 제품의 내구성 문제로 이어진다. 이 문제를 극복하기 위해서 부품의 두께를 늘리거나, rib를 추가하여 증가된 변위를 줄일 수 있지만, 이 방법은 부품의 중량을 증가시키므로 재료비가 늘어나는 문제를 야기한다. 본 연구에서는 부품의 변위를 초기 모델과 동일한 수준으로 만족하도록 구속조건을 정하고, 부품의 중량을 최소화 하도록 목적함수를 정하여 최적설계 문제를 정식화하였다. 실험계획법을 통해 변위와 중량에 대한 근사모델을 생성하였으며 변위는 크리깅(Kriging)기법을, 중량은 방사기저함수 기법을 사용하였다. 생성된 두 근사모델을 이용하여 PIAnO에서 제공하는 Covariance Matrix Adaption Evolution Strategy(CMA-ES)를 통해 근사 최적해를 도출하였다. 도출된 근사 최적설계 결과를 NX Nastran으로 확인 해석한 결과와 비교하여, 0.2 % 이하의 오차 이내로 두 결과가 서로 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 최적설계 방법론을 다른 부품의 설계에 확대 적용함으로써 성능의 향상 및 재료비의 절감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
URI
http://www.dcollection.net/handler/hanyang/000000105354https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/69225
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > MECHANICAL ENGINEERING(기계공학과) > Theses (Master)
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