음의 강성 벌집 단위 셀(NSH-UCs)은 음의 강성 보를 사용하며, 충격 에너지를 흡수하고 재사용이 가능하여 에너지 흡수 구조 응용 분야에서 유망하다. 그러나 이들의 작동 수명과 제조 가변성에 대해서는 제한된 연구만이 이루어져 왔으며, 이는 실용적 구현에 있어 모두 핵심적인 요소이다. 본 연구는 에너지 흡수(EA)와 같은 성능 지표뿐 아니라 재사용성 및 제조로 인한 불확실성과 같은 운영 측면을 모두 고려하는 NSH-UC의 설계 최적화 프레임워크를 구축하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 PLA/PHA 필라멘트를 이용하여 퓨즈드 필라멘트 제작(fused filament fabrication) 방식으로 치수가 서로 다른 NSH-UC 시편을 제작하였고, 준정적 및 반복 압축 시험을 통해 이들의 기계적 거동을 평가하였다. 이후 부가 제조 공정에서 고유하게 내재된 기하학적 및 재료 불확실성을 고려하면서, EA를 향상시키고 작동 수명을 연장하기 위해 대리모델 기반 최적화 방법을 적용하였다. 제안된 프레임워크는 초기 설계와 비교하여 특정 EA에서의 변화는 크지 않았음에도 불구하고 EA 및 수명 종료(end-of-life) 성능을 유의하게 개선시켰다. 이러한 결과는 초기 단계 설계에 성능, 신뢰성, 그리고 제조 가변성을 통합하는 것이 가능함을 보여주며, 구조 건전성 모니터링 및 예측·건전성 관리(prognostics and health management) 응용 분야에서의 프레임워크 잠재력을 시사한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.