유전알고리즘을 이용한 다두공작기계 구조물의 최적설계에 관한 연구 = (A) Study on Structural Design Optimization of a Multi-head Machine Tool Using Genetic Algorithm

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, a multi-step optimization using a G.A(Genetic Algorithm) with variable penalty function is introduced to the structural design optimization of a 5-head route machine. The first stage of the design optimization is static design optimization. The following stage is dynamic design optimization stage. In the static optimization stage, the static compliance and weight of the structure are minimized simultaneously under some dimensional constraints and deflection limits. On the other hand, the dynamic compliance and the weight of the machine structure are minimized simultaneously in the dynamic design optimization stage. The proposed design optimization method was successfully applied to the 5-head router machine design optimization. As the results, static and dynamic compliances of the 5-head router machine have decreased by 48.73% and 56.71% respectively compared with the initial design. On the other hand the weight of the structure has increased by 6.06%. However, this increasing result is enough because it satisfy the conditions of the weight constraint.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• LIST OF FIGURES = ⅲ
• LIST Of TABLES = ⅴ
• NOMENCLATLRE = ⅵ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 연구목적 및 내용 = 2
• 제2장 다두공작기계 구조물의 최적설계 = 4
• 2.1 개요 = 4
• 2.1.1 다두공작기계 = 4
• 2.1.2 FEM 모델링 = 5
• 2.1.3 최적화방법 = 7
• 2.2 설계문제 정식화 = 7
• 2.2.1 성능함수 = 9
• 2.2.2 구속조건 = 11
• 2.3 유전알고리즘 = 13
• 2.3.1 목적함수의 처리 = 13
• 2.3.2 구속조건이 있는 최적화(Constrained optimization) = 14
• 2.3.3 적합도 평가 = 17
• 2.3.4 유용해의 탐색방법 = 17
• 2.4 다단계 최적설계 방법 = 18
• 2.4.1 정적 최적화 단계 (Step 1) = 20
• 2.4.2 동적 최적화 단계 (Step 2) = 22
• 2.5 최적설계의 방법 검증 = 26
• 2.5.1 트러스 구조물의 정적최적화 (Case Ⅰ) = 26
• 2.5.2 트러스 구조물의 동적최적화(Case Ⅱ) = 29
• 2.6 5-head router machine의 최적설계 = 35
• 2.6.1 정적설계 최적화 = 35
• 2.6.2 동적설계 최적화 = 37
• 2.6.3 최적설계 결과 = 38
• 2.6.4 최적설계 이전 모델의 해석결과 = 43
• 제3장 결과 비교 및 검토 = 47
• 3.1 설계변수의 비교 = 47
• 3.2 중량 및 절대 컴플라이언스 비교 = 48
• 3.3 기타 성능 비교 = 49
• 3.4 설계 성능의 종합비교 검토 = 51
• 제4장 결론 = 52
• 참고문헌 = 53
• 부록 = 55
• 1. 정적 최적화 프로그램 = 55
• 2. 동적 최적화 프로그램 = 62
• Abstract = 69