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근사함수를 이용한 스틸휠의 디스크 홀의 최적화
Optimal Design of the Steel Wheel's Disc Hole Using Approximation Function

임오강   (부산대학교 기계설계공학과UU0000613  ); 유완석   (부산대학교 기계설계공학과UU0000613  ); 김우현   (부산대학교 기계설계공학과UU0000613  ); 조재승   (부산대학교 기계설계공학과UU0000613  );
  • 초록

    승용차의 휠은 타이어와 차체 무게를 지지하며, 회전력과 정지력을 노면으로 전달한다. 휠의 경량화는 차량의 연료효율에 효과적이므로, 스틸휠이 무게를 최소화하도록 디스크 홀이 형상을 최적화 하였다. 설계모델은 Pro/ENGINEER를 사용하여 설정하고, 설계모델의 해석은 ANSYS를 이용하였다. 범용 소프트웨어간의 직접적인 자료의 전달이 어려우므로 두 프로그램을 병합 사용하기 위해, 반응표면법을 이용한 근사함수를 구하였다. 5수준의 요인배치법의 실험값을 사용하여 최대응력과 최대 변위를 추출하였다. 초기 모델은 14인치 승용차용 스틸휠을 사용하였고, 디스크 홀의 폭을 설계변수로 선택하였다. 순차이차계획법과 활성화제약조건을 사용하는 PLBA(Pahenichny-Lim-Belegundu-Arora) 알고르즘을 이용하여 최적해를 구하였다.


    Wheel for passenger car support the car weight with tires, and they transmit rolling and braking power into the ground. Whittling away at wheel weight is more effective to boost fuel economy than lighting vehicle body structure. A shape of hole in disk is optimized for minimizing the weight of steel wheel. Pro/ENGINEER program is used for formulating the design model, and ANSYS package is selected for analyzing the design model. It has difficulties to interface these commercial software directly. For Combining both programs, response surface methodology is applied to construct approximation functions for maximum stresses and maximum displacements are obtained by full factorial design of five levels. This steel wheel is modeled in 14-inch diameter of rim, and wide parameter of hole in disk is only selected as design variable for reducing the weight of steel whee. PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) algorithm, which used the second-order information in the direction finding problem and uses the active set strategy, is used for solving optimization problems.


  • 주제어

    반응표면법 .   요인배치법 .   디스크 옆구멍 .   최적화 .   스틸 휠.  

  • 참고문헌 (8)

    1. 김정진, 이진식, 임오강, '근사 최적설계를 위한 순차 설계영역에 관한 연구', 한국전산구조공학회논문집, 제14권, 제3호, 2001, pp.339~348 
    2. Raymond, H. Myers, Douglas, C. Montgomery, Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Design Experiments, John Wiley & Sons.inc., Canada,1995, p.700 
    3. ANSYS APDL Programmer's guide Release 5.5, Swanson Analysis System, Inc., 1998 
    4. Kok S. and Stander N., 'Optimization of a sheet metal forming process using successive multipoint approximation', AIAA, 1998, pp.2728-2740 
    5. Pro/Engineer Manual, PTC(Parametric Technology Corporation), 1993 
    6. 한국산업규격 D3519-1994, 자동차 구조용 열간 압연 강판 및 강대 
    7. 박영조, 기계설계, 보성문화사, 1995, p.540 
    8. J. S, Arora, Introduction to Optimum Design, McGraw-Hill, Singapore, 1989 

 저자의 다른 논문

  • 임오강 (47)

    1. 1990 "개인용 전산기를 이용한 반복이차계획법의 수치성능개선" 大韓機械學會論文集 14 (4): 857~865    
    2. 1990 "최적구조물 설계를 위한 RQP 알고리즘의 매개변수 성능평가" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 3 (1): 83~95    
    3. 1993 "굴삭기 붐의 최적 설계" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 6 (1): 91~98    
    4. 1994 "불확정 구조계 고유치에 관한 민감도 해석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 7 (2): 131~138    
    5. 1994 "불확정 구조계 고유치에 관한 이차 민감도 해석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 7 (3): 115~122    
    6. 1995 "수압을 받는 원통형 쉘의 최적설계" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 8 (1): 85~94    
    7. 1996 "모티프를 이용한 최적설계 통합환경 개발" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 9 (3): 97~105    
    8. 1996 "C언어를 사용한 최적설계 통합코드" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 9 (3): 157~167    
    9. 1998 "입자보강 복합재료의 등가 재료상수 예측기법을 이용한 위상 최적설계" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 11 (4): 267~274    
    10. 1998 "최소민감도이론에 의한 조인트 부재의 공차설계" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 11 (1): 161~170    
  • 유완석 (91)

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