[논문]해양자동채염기의 최소중량설계를 위한 메타모델 기반 근사최적화

송창용

doi:10.22156/cs4smb.2021.11.01.109

해양자동채염기의 최소중량설계를 위한 메타모델 기반 근사최적화
Approximate Optimization Based on Meta-model for Weight Minimization Design of Ocean Automatic Salt Collector 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.11 no.1, 2021년, pp.109 - 117

초록
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본 논문에서는 해양자동채염기의 구조중량 최소화를 위해 구조설계에 대한 메타모델 기반 근사최적화를 수행하였다. 구조해석은 해양자동채염기의 초기설계에 대한 강도성능을 평가하기 위해 유한요소법을 이용하여 수행하였다. 구조해석에서는 설계하중조건에 대한 강도성능을 평가하였다. 최적설계문제는 강도성능 제한조건을 만족하면서 중량을 최소화할 수 있는 구조두께의 설계변수를 결정하도록 정식화하였다. 근사최적화에는 반응표면법, 크리깅 모델 및 체비쇼프 직교 다항식의 메타모델을 사용하였다. 수치계산 특성을 검토하기 위해 근사최적화 결과는 비근사최적화 결과와 비교하였다. 근사최적화에 사용된 메타모델 중 체비쇼프 직교 다항식이 해양자동채염기의 구조설계에 가장 적합한 최적설계 결과를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the meta-model based approximate optimization was carried out for the structure design of an ocean automatic salt collector in order to minimize the structure weight. The structural analysis was performed by using the finite element method to evaluate the strength performance of the ocean automatic salt collector in its initial design. In the structural analysis, it was evaluated the strength performance of the design load conditions. The optimum design problem was formulated so that design variables of main structure thickness would be determined by minimizing the structure weight subject to strength performance constraints. The meta-models used in the approximate optimization were the response surface method, Kriging model, and Chebyshev orthogonal polynomials. Regarding to the numerical characteristics, the solution results from approximate optimization techniques were compared to the results of non-approximate optimization. The Chebyshev orthogonal polynomials among the meta-models used in the approximate optimization showed the most appropriate optimum design results for the structure design of the ocean automatic salt collector.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. System assembly configuration
표 Table 1. Main particulars[8]
표 Table 2. Design load cases[8]
그림 Fig. 2. Finite element model[8]
그림 Fig. 3. Stress (left, MPa) and displacement (right, mm) contour results for LC3
표 Table 3. Max. von-Mises stress & displacement results
그림 Fig. 4. Design variables and ranges
그림 Fig. 5. Iteration history of objective functions
표 Table 4. Correlation coefficient of Kriging meta-model
표 Table 5. Comparative results of approximate optimization

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