메타모델 기반 강건 구조 최적화 및 자동차 부품 경량화 설계

Metamodel-Based Robust Structural Optimization for Automotive Lightweighting

연구 내용

유한요소해석 결과를 활용해 Kriging 메타모델을 구축하고 강건성을 고려한 구조 최적화를 수행하여 자동차 부품의 경량화와 내구 성능을 함께 만족하는 연구

자동차 부품의 중량 저감 요구에 대응하기 위해 구조해석 기반 최적화 프레임을 구축하고 있습니다. 유한요소해석으로 자연진동수와 내구 관련 거동을 평가한 뒤, Kriging 기반 메타모델로 해석 반복을 줄이면서 설계 변수를 탐색합니다. 또한 강건최적설계 접근을 통해 제작 및 운용 조건 변화에 대한 민감도를 고려하며, 프로펠러 샤프트와 같은 동력계 부품에 대해 설계안의 성능과 중량을 동시에 만족하는 방향으로 최적화 절차를 고도화합니다. ANSYS Workbench 및 MATLAB 기반 구현을 통해 공정화 가능한 설계 방법을 지향합니다.

관련 프로젝트

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연구 흐름

초기에는 강건최적설계 개념을 자동차 부품 적용 관점에서 정리하고, 설계 불확실성이 성능에 미치는 영향을 고려하는 연구 흐름을 형성했습니다. 이후 2021년에는 프로펠러 샤프트의 중량 저감을 목표로 유한요소 기반 구조해석을 수행하고, Kriging 메타모델을 적용해 최적화 탐색 비용을 낮추는 방향으로 확장했습니다. 최근에는 해석 기반 성능 검증과 메타모델 기반 탐색을 결합하여 경량화 설계안을 도출하고, 내구 및 진동 특성까지 포함한 의사결정 체계를 정립하는 단계로 발전하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

프로펠러 샤프트 경량 설계
구동계 부품 내구성 기반 최적화
자연진동수 저감 및 공진 회피 설계
강건최적설계 기반 설계 변수 탐색
메타모델 기반 설계 자동화
불확실성 고려 성능 보장 설계
구조해석 반복 최소화 최적화 절차
차량 섀시 부품 형상 및 치수 최적화
진동-내구 동시 만족 설계
다중 목표 최적화용 근사모델 구축