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문제 정의
- 그러나, 자체 접촉을 고려하지 않아서 발생되는 오차보다는 등가 모델로 두었을 경우에 오차가 훨씬 크다. 따라서, 본 연구에서는 벨로우즈의 형상에 따라서 변하는 응력분포를 실제 실험과 근접한 경향을 나타내는 분리형 모델을 이용하여 다층관 벨로우즈의 형상 최적설계를 수행하였다.
- 본 연구는 직교배열에 기반한 다층관 벨로우즈의 유한요소 해석 결과를 바탕으로 각 설계변수에 따른 목적함수의 변화를 크리깅 메타모델을 적용 하여 표현하고자 한다. 크리깅 메타모델은 기존의 유한요소 해석 결과 값들의 가중 선형조합을 통하여 유한요소 해석 값 주위에 있는 결과 값을 예측하는 기법이다.
- (4,5) 그러나 기존에 다층관 벨로우즈의 강성을 평가하기 위한 유한요소모델은 두 겹 이상의 적층 구조물로 되어 있는 벨로우즈를 한 겹으로 가정하는 등가의 해석모델을 적용하므로 해석결과와 실제 제품의 신축성 실험결과와 일치하지 않는 문제점이 있다. 본 연구에서는 상용차용으로 개발된 S 형 다층관 벨로우즈의 강성예측에 유효한 유한요소 모델을 제시하고 벨로우즈의 신축성과 피로 내구성을 향상시키기 위한 최적의 형상 설계변수를 예측하고자 하였다. 이를 위해 다구찌기법과 D-Optimal 방법에 기반을 둔 순차적 실험계획법을 적용하였으며, 각 설계변수에 따른 목적함수의 변화를 크리깅 메타모델을 적용 하여 표현하였다.
가설 설정
- 본 연구에서는 박판을 사용하는 적층구조물의 해석결과의 정확성을 높이기 위해 기존의 등가일체형 해석모델과 비교하여 n 장의 두께 t 가 붙어 있지 않고 각각 독립된 역할을 하며 끝 부분에서만 서로 구속조건을 갖는 형태로 구성되어 있다고 가정한 분리형 유한요소 모델링기법을 적용하여 구조 해석을 수행하였으며, Fig. 2 에 유한요소모델을 나타내었다. 등가일체형 해석모델은 네 겹의 벨로우즈가 한 겹의 판재형태 구조물로 유한요소 모델링 되어 있고 박판 사이의 공간이 없이 절점(node)으로 연결되어 있으며, 분리형 유한요소 모델은 네 겹의 박판 사이에 미세한 공간이 존재하고 각 판재의 절점과 이웃한 다른 판재의 절점이 독립적이며 해석에서는 변형시 층간의 자체 접촉은 발생하지 않았다.
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