DMTO 기법을 이용한 모빌리티 프레임의 경량 최적화
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2021
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Korean
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642-642(1쪽)
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개인 및 화물의 이동수단으로서 친환경 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility)의 활용이 증가하고 있다. 퍼스널 모빌리티는 안전성과 편의성을 만족시키기 위하여, 박판 부품의 활용과 다양한 편의장치가 부가되어 있다. 그러나 박판 프레임은 가변이 불가하여 다목적 활용이 어렵고, 다양한 편의장치들은 중량을 증가시킴으로써 구동저항의 원인이 되고 있다. 그러므로 다목적성을 만족시키기 위해서 프레임을 골격형으로 선정해야 하고, 구동저항을 감소시키기 위해서 공학적인 최적화 방법으로 프레임 및 결합 부품들에 대한 소재 및 두께 최적화를 수행해야 한다. 본 논문에서는 골격형 퍼스널 모빌리티 모델에 대하여, 메타모델 기반 최적설계 이론을 이용하여 경량최적화 하는 과정을 제시했다. 먼저 퍼스널 모빌리티 모델에 대한 유한요소모델링을 수행했다. 그리고 프레임 부품들을 소재의 변화, 두께의 변화가 가능한 변수로 설정했다. 소재는 미리 입력되어 있는 경우의 수로 이산화 하였으며, 두께도 미리 입력된 경우의 수로 이산화 하였다. 각 부품의 소재와 두께의 조합은 실험계획법에 의거하여 배치하였고 각 실험점에 해당하는 유한요소해석을 수행하였다. 각 실험점의 반응은 강도와 중량을 취했으며, 실험계획표에 의거하여 반응표면생성을 수행하였다. 반응표면생성 모델은 2 차 다항식으로 선정했다. 반응표면에서 중량 최소화 조건과 강도기준을 만족하는 도출하기 위하여 유전알고리즘을 활용했다. 그리고 메타모델기반 최적점에 대한 유한요소해석을 통해 최적화 결과에 대한 검증을 수행했다. 이러한 연구 과정은 다양한 퍼스널 모빌리티 프레임의 개념설계 단계에서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
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