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허재청(Jae Chung Heo),윤길호(Gil Ho Yoon) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11
이 논문에서는 2차원 강체 미케니즘의 위상최적설계를 위하여 새로운 구속조건 힘 설계 기법(Constraint force design method)를 개발한다. 일반적인 강체 미케니즘의 설계에서는 정해진 조인트, 강체의 구성을 가지고 그 조인트의 위치 및 길이를 변화시켜가면서 원하는 궤적을 만족하는 미케니즘을 최적 설계하는 방법을 주로 사용한다. 이런 방법은 처음에 주어진 조인트의 개수와 강체의 위상의 영향을 많이 받으며 우리가 원하는 궤적을 따라가는 미케니즘을 설계하지 못할 수도 있는 단점을 가지고 있다. 이런 단점을 보안하면서 강체 미케니즘을 설계하기 위하여 이번 연구에서는 구속조건 힘 설계 기법(Constraint force design method)를 개발한다. 이 논문에서 연구된 새로운 방법은 제일 먼저 조인트 역할을 할 수 있는 점 질량(Point mass)를 가정하고 강체 미케니즘의 운동학(Kinematics) 정보를 구하기 위하여 이 점 질량의 운동역학(Kinetic)의 정보를 계산한다. 그리고, 강체 링크(Rigid link)를 수치적으로 모델링하기 위하여 강체 링크의 역할을 하는 구속조건 힘(Constraint force)를 계산하여 각 점 질량의 궤적을 계산하였다. 그리고, 위상최적설계를 위하여 각 점 질량사이의 구속조건 힘을 설계변수로 보간하며 이를 유전 알고리즘(Genetic algorithm)를 이용하여 정해진 궤적을 만족하는 강체 미케니즘을 설계할 수 있었다. 이 연구 논문에서는 2차원 강체 미케니즘 설계 예제를 통하여 이 새로운 방법의 효용성을 검증하였다.
구속조건 힘 설계기법을 이용한 강체와 스트링의 최적설계
허재청(Jae Chung Heo),윤길호(Gil Ho Yoon) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.10
This study extends the constraint force design method allowing topology optimization for planar rigid-link and string mechanisms. To our best knowledge, by applying conventional machine and mechanism design theories, it is likely that it is possible to find out optimal locations of joints and lengths of rigid-links but somewhat difficult to find out optimal topology of rigid-links. To achieve optimal topology of rigid links, there is our previous contribution so called the new constraint force design method with the binary design variables determining the existence of the auxiliary forces imposing apparent lengths among unit masses. By adding new binary design variables, this research extends the constraint force design method to find out optimal mechanism consisting of stringy links as well as rigid links that seems impossible in the conventional machine and mechanism design theories.
구속조건 힘 설계기법을 이용한 강체와 스트링의 위상 최적설계
허재청(Jae Chung Heo),윤길호(Gil Ho Yoon) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.7
이 논문에서는 강체 메커니즘의 위상 최적설계를 위해 제안된 구속조건 힘 설계 기법(constraint force design method)을 확장하여 로프-링크(string-link)를 고려한 위상 최적설계기법을 제안한다. 기존의 메커니즘 설계이론을 이용하여 메커니즘을 구성하는 강체 링크의 길이와 조인트의 위치를 최적설계하는 것은 가능하다. 하지만 강체 메커니즘의 최적 위상을 설계하는 것은 어렵다는 것으로 알려져 있다. 강체 메커니즘의 최적 위상을 설계할 수 있는 기법인 구속조건 힘 설계 기법이 본 연구자들에 의해 제안되었다. 구속조건 힘 설계 기법은 이진수 설계 변수를 이용하여 강체 링크의 위상 최적설계를 가능하게 한다. 이번 연구에서는 강체 링크뿐만 아니라 로프-링크로 구성된 메커니즘을 위상 최적설계하기 위한 발전된 해석기법과 설계 기법을 제안한다. This study extends the constraint force design method allowing topology optimization for planar rigid-link and string mechanisms. To our best knowledge, by applying conventional machine and mechanism design theories, it is likely that it is possible to find out optimal locations of joints and lengths of rigid-links but somewhat difficult to find out optimal topology of rigid-links. To achieve optimal topology of rigid links, there is our previous contribution so called the new constraint force design method with the binary design variables determining the existence of the auxiliary forces imposing apparent lengths among unit masses. By adding new binary design variables, this research extends the constraint force design method to find out optimal mechanism consisting of stringy links as well as rigid links that seems impossible in the conventional machine and mechanism design theories.