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문제 정의
- 제시하였다. 설계 목적인 굽힘 강성과 비틀림 강성을 동시에 최적화 할 수 있는 새로운 동시 최적화 목적함수와 구속조건을 갖는 최적화 목적함수를 함께 고려하였다. 앞으로의연구주제로 실제 스윙에 가까운 모델링을 통한 운동학적 특성분석을 이용하여 유전 알고리즘을 이용한 샤프트의 동적특성의 최적화도 고려할 수 있을 것이다.
- 이번 연구에서는 다양한 골퍼의 스윙특성에 해당하는 피팅기준이 마련되어 있다는 가정하에, 그 기준을 충족하는 샤프트의 굽힘 강성과 비틀림 강성을 동시에 고려하여 최적화 할수 있는 최적화 기법을 제안하였다.
- 이번 연구에서는 복합재료 골프 클럽의 성능향상을 위해유전알고리즘을 이용하여 적층순서를 최적화할 수 있는 방법론을 제시하였다. 설계 목적인 굽힘 강성과 비틀림 강성을 동시에 최적화 할 수 있는 새로운 동시 최적화 목적함수와 구속조건을 갖는 최적화 목적함수를 함께 고려하였다.
- 이번 연구에서는 복합재료로 만들어지는 골프 클럽샤프트의굽힘 강성과 비틀림 강성을 골퍼의 스윙 타입에 따라 최적의조건을 가질 수 있도록 설계하는 최적화기법을 제안하였다.
가설 설정
- 13은 샤프트의 그립부근 끝단에서 얻어지는 시간에 따른 힘과 굽힘 모멘트의 변화를 보여준다. 골퍼가 샤프트 그립부분을 쥐었을 때를 수치해석 시 구속경계조건으로 가정하였으며, 그때 경계부근에 작용하는 힘과 모멘트를 스윙을 할 때골퍼가 느낄 수 있는 샤프트 반발력의 수치적인 표현으로 정의할 수 있다. Fig.
- 따라 새로운 목적함수를 정의하였다. 골퍼의 특성에 따라 최적의 강성 크기의 예는 다양하게 분포할 수 있으므로, 이번 최적화 예제는 각 골퍼에 따라 다르게 발생할 수 있는경우의 수 중에서, 프로골퍼에 적합한 굽힘 강성과 비틀림 강성을 가능한 한 동시에 최대의 크기로 실현할 수 있는 경우로설정하였다.
- 11은 스윙시 실제 움직임을 동적해석모델에 적용하기위하여 굽힘 운동과 비틀림 운동으로 분리하여 모델링 한 그림이다. 굽힘 운동은 헤드의 관성력과 원심력에 관계된 모멘트에 의해 발생함을 나타내었으며, 비틀림 운동은 헤드의 관성력에 의한 모멘트에 의해서 유도됨을 가정하였다.
- 먼저, 샤프트를 평판으로 가정하고, 여기에 굽힘 모멘트와비틀림 모멘트가 적용될 때의 경우로 가정하여 굽힘과 비틀림이 연계된 해석을 수행하였다.
- 본 예제에서는 위 두 가지 최적화 기법 모두, 굽힘 강성과비틀림 강성이 가능한 한 최대값을 가질 수 있는 경우를 가정하여 목적함수를 정의하였다.
- 샤프트 밀도는 1530kg/nU 클럽헤드 무게중심의 샤프트 축으로부터의 편심거리는 0.05m, 중량은 0.3kg으로 가정하였다-
- 정확한 운동학적 모델링을 위해서는 실제 스윙시 골퍼의 신체까지 고려한 모델링이 필요하나, 모델링의 용이성과 그립부근손목의 운동학적 데이터 획득의 어려움으로 인하여 동적분석을위한 단순화 가정으로서, 샤프트 회전시 그립부근의 샤프트 끝이 회전중심축위에 놓여있으며, 클럽헤드의 무게중심과 샤프트축의 연장선과의 거리는 일정하게 유지된다는 가정을 하였으며샤프트의 회전속도를 Fig. 10과 같이 스윙시작부터 타격이 이루어지는 약 0.4초까지의 시간에 대한 3차함수로 정의하였다.
- 클럽의 그립 부분과 맞닿는 샤프트 끝은 구속조건으로 가정하였으며 나머지 끝단에 일정 굽힘 모멘트와 비틀림 모멘트가 작용한다는 경계조건 하에 구해진 곡률로부터 수식(1)어서적분을 통하여 변위값을 계산하게 된다.
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