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이산공간에서 등가정하중을 이용한 비선형동적응답 구조물의 강건최적설계
정민호,정재훈,박경진 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.11
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. 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.
실험계획법에 의한 폴리카보네이트 차량 스위치 버튼의 사출성형공정 최적화
김철 ( Cheol Kim ),박재우 ( Jae Woo Park ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.1
고분자 재료로 된 자동차부품들은 주로 사출성형으로 제작되며, 이 과정에서 뒤틀림, 침전 흔적, 용입선, 수축, 잔류응력 등의 결함이 발생한다. 본 연구를 통해서 이들 결함을 제거할 수 있는 차량용 폴리카보네이트 버튼의 사출성형 공정변수를 실험계획법을 이용하여 최적화 하였다. 공정변수로는 충전압력, 금형온도, 용융온도, 충전시간을 고려했으며 FEM, 다구치법, ANOVA를 사용하여 해석하고 최적화 하였다. 최적화 결과, 충전압력은 140 MPa, 금형온도는 105°C, 용융온도는 292.5°C, 충전시간은 1초, 등의 공정변수 값을 얻었으며, 10.2의 S/N 비를 얻었다. 수지의 용융온도가 가장 큰 영향을 미치며, 그 다음으로 금형의 온도였다. The quality of polymeric automotive parts depends highly on an injection molding process, which causes various defects, such as warpage, sink marks, weld lines, shrinkage, residual stress, etc. This study is to determine the optimum processing parameters, such as packing pressure, mold temperature, melting temperature, and packing time for the manufacture of polycarbonate buttons in cars on the basis of FEM, the Taguchi method, and analysis of variance (ANOVA). As a result, the optimum processing parameters of buttons made of polycarbonate material were obtained as follows: 140 MPa of packing pressure, 105°C of mold temperature, 292.5°C of melting temperature and 1 second of packing time. A gain of S/N (signal to noise) ratio, 10.2, was obtained with the optimum values. Moreover, the melting temperature was found to be the most significant factor followed by the mold temperature.
다구치 방법과 근사최적설계를 이용한 자동차 연료탱크의 연료 넘침 방지 시스템 설계
박규병(Gyu-Byung Park),이용빈(Yongbin Lee),조인근(In-Geun Cho),최동훈(Dong-Hoon Choi) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.8
자동차 연료탱크는 크게 본체와 본체에 조립되는 부품들로 구성되어 있다. 본체에는 차량 주행시에 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 배출하고, 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 여러 밸브들이 조립되어 있다. 하지만 이러한 밸브들은 연료 넘침에 주된 원인으로 알려져 있음에도 불구하고 현재 증발가스의 배출과 기구적인 위치만 고려하여 설계되고 있다. 따라서 본 연구에서는 밸브들의 기존기능을 유지하면서 연료 넘침을 최소화 시키기 위해 근사최적설계를 적용하였고, 다구치방법을 통해 실제 실험에서 근사최적설계의 유용성을 보였다. 결과적으로 최적화된 밸브 위치를 통해 개발기간과 비용을 절감하였고, 연료 넘침 최소화를 통해 자동차의 신뢰성을 향상시켰다. Automotive fuel tank is generally divided into two parts: main frame and assembly parts. While the car is running, valves are used to prevent liquid carry over and to discharge evaporated gas from the fuel tank. However, current fuel tank designs focus on the gas ventilation or secured location. In this study, the location of the parts used to prevent liquid carry over within the fuel tank is evaluated during an optimal design process. To develop this design process, an approximate optimization is applied. Through the optimal design process, the optimal valve location in fuel tank is determined and the approximate optimization is validated by the Taguchi method. Finally, the optimized valve location is used to reduce the development cost and time and to contribute toward improved automobile quality owing to enhanced reliability.
다구치방법과 전달행렬법을 이용하여 지반진동을 받는 감쇠전단구조물의 진동저감 연구
조찬우(Chan U Jo),이정우(Jung Woo Lee),김동원(Dong-Won Kim),이정윤(Jung Youn Lee) 한국소음진동공학회 2019 한국소음진동공학회 논문집 Vol.29 No.4
Damped shear structures are widely used in industrial plant construction and building design but are often excited during ground vibrations. The study of vibration response of these structures is important for both accurate product production and building design. Traditionally, finite element methods such as ANSYS have been used as the main method for calculating the response of these structures. However, when interpreting shear structures, this method is not as efficient because the matrix is larger than the transfer matrix. In this study, we developed an extended transfer matrix method to analyze damping shear structures. The transfer function and the ground vibration are used to obtain the response of the shear damping structure. Using the Taguchi method, optimum design parameters were found to minimize the response of the structure caused by ground vibrations.
실험계획법에 의한 초음파가 부가된 자기연마가공의 특성평가
진동현(Dong-Hyun Jin),곽재섭(Jae-Seob Kwak) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.9
본 논문에서는 고경도의 재료를 효과적으로 가공하기 위하여 초음파-자기연마 복합가공을 제시하고, 초음파-자기연마 복합가공의 효율성을 검증하기 위해. 실험계획법을 적용하여 각 인자의 영향력을 평가하였다. 그 결과, 기존의 자기연마가공보다 초음파-자기연마가공의 가공효율이 더 높게 나타났으며, 초음파-자기연마 복합가공에서 가장 적절한 주파수는 28kHz 인 것으로 나타났다. 또 표면거칠기에 대한 인자의 영향을 평가하였을 때, 초음파의 진폭이 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그러나 55μm의 진폭이 적용되었을 때, 자속밀도의 변화에도 불구하고 가공효율이 오히려 떨어지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 지나치게 큰 초음파 진폭은 오히려 자기연마가공의 효과를 저하시키는 것임을 알 수 있었다. In this paper, we propose an ultrasonic magnetic abrasive polishing (US-MAP) technique to effectively machine a high-strength material, and we prove the efficiency of hybrid finishing. We use Taguchi`s experimental method to determine the influence of each parameter. Based on the results, US-MAP exhibited a higher polishing efficiency than traditional MAP, and a suitable frequency for hybrid finishing was 28 kHz. When investigating the effect of the parameters on the surface roughness, the ultrasonic amplitude had the greatest effect. However, when machining with 55-Dm amplitude, the machining efficiency decreased as the magnetic flux density varied.
이상욱,우동욱 한국기계가공학회 2006 한국기계가공학회지 Vol.5 No.3
The focus of this study is placed on the enhancement of flatness for the shielded slot plate, one of main components of the MCFC stack. The shielded slot plate is to get curvature during manufacturing process since it is produced by forming operation from only one side of it. Therefore, a correction die is proposed to place just after the main die to apply unbending on the curved plate to get almost flat product. In the design for the correction die, four kinds of design factors are selected to study which factor is the most influencing one affecting the flatness of the plate. From the experimental results using Taguchi method, it has been revealed that the Young's modulus of urethane die is the most critical factor.