자동차 현가장치 부품에 대한 신뢰성 기반 최적설계에 관한 연구 = (A) study for the reliability based design optimization of the suspension parts

국문 초록 (Abstract)

구조설계에 있어서 흔하게 사용되는 목적함수로는 최소중량, 최소 비용, 처짐의 크기, 신뢰성, 진동수 등이 있다. 그러나 실제의 구조설계는 위에 언급한 여러 가지의 목적함수를 동시에 고려하는 다목적함수이다. 따라서 본 논문에서는 다목적함수 최적설계기법(Multi Objective Optimization Method)을 사용하여 실제문제에 접근하고자 하였으며, 더불어 구조설계에서 고려되는 설계변수들의 여러 가지 특성의 불확실성과 시스템 또는 부재의 기능 손상확률을 고려하여 목적함수의 평균값을 최적화하는 신뢰성 최적설계(Reliability Based Design Optimization: RBDO)를 수행하여서 실제 구조설계 문제에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 최근의 자동차의 설계에 있어서 연비 절감에 효과적인 방법의 하나인 자동차의 경량화를 위한 최적설계와 제품의 신뢰성 측면에 있어서의 신뢰성 해석에 대한 기본개념과 이론적인 방법을 고찰 하였으며, 자동차의 현가장치 부품에 대해서 최적설계와 신뢰성 해석을 수행하였다.승차감과 안전성을 좌우하며 자동차의 질과 성능 면에서 지대하고 직접적인 영향을 미치는 주요부품 중 하나로 취급되어지고 있는 자동차 현가장치(Suspension)의 부품들에 대하여 경량화를 위하여 최적설계와 더불어 설계자가 선정한 신뢰수준 범위 내에서 요구하는 반응특성을 얻기 위해 신뢰성 최적설계를 수행하고자 한다. 현가장치 부품들 중에서 Upper Arm의 경량설계를 위하여 위상 최적화(Topology Optimization), 치수 최적화(Size Optimization)를 결합시켜서 경량화의 극대화를 하고자 하며 현가장치 특성상 부품의 고유진동수를 특정한 주파수대 이상이 되도록 설계함이 요구되어지므로 최적화 과정에서는 중량을 줄이면서 동시에 고유진동수를 증가시키기 위해서 다목적 최적설계기법(Multi Objective Optimization Method)을 적용하였으며, 최적화가 완료 후에는 제품의 신뢰성을 고려하기 위하여 신뢰성 최적설계(Reliability Based Design Optimization: RBDO)를 수행하였다. 신뢰성 최적설계의 수행에 있어서 Monte Carlo 법(MCM)을 사용하여 신뢰도의 정확도를 높였으며 Monte Carlo 법(MCM)의 효율성을 높이기 위하여 중요도 추출법을 사용하였다.