정하중을 받는 구조물의 적층 제조를 위한 적응적 가중치 적용 동시 위상최적설계 (Simultaneous Topology Optimization Using Adaptive Weighting Factor for Additive Manufacturing of Statically Loaded Structures)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 45권 / 9호 / 715 ~ 726페이지
· 저자명 : 조재훈, 이중석

초록

적층 제조는 전통적인 방식에서는 구현하기 어려운 복잡한 설계의 구조물을 효과적으로 제작할 수 있는 장점을 가지고 있다. 반면에 구조물 전체를 순차적으로 적층하여 제조하기 때문에 공간적으로 돌출되거나 떠있는 부분이 제조 과정에서 변형되거나 심지어 파괴되는 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 위상최적설계 기법을 이용하여 정하중을 받는 주 구조물과 적층 제조 과정에서 주 구조물의 자중을 떠받치는 역할을 하는 지지부를 동시에 설계한다. 위상최적설계 수식화에 있어 주 구조물과 지지부를 포함하는 전체 구조 간의 변형률에너지의 비를 목적함수 내의 다중 물리량의 상대적 중요도를 조절하는 적응적 가중치로 정의한다. 주 구조물과 지지부의 물성치를 정규화된 값으로 설정하여 다양한 설계 예제에 대하여 물성치의 변화에 따른 설계 결과에의 영향을 비교 분석한다.

영어초록

The additive manufacturing method has advantages for effectively manufacturing structures of complicated designs that are difficult to address by using traditional methods. Because the structure is built by sequential stacking entirely, however, the overhang or floating regions may be deformed or even fail during the additive manufacturing process. In this work, we design the main structure under a static load and the support parts for the main structure simultaneously using topology optimization for additive manufacturing. In the topology optimization formulation, the weighting factor determining the relative contribution of multiple quantities in the objective function is defined as a ratio of the strain energy of the main structure to that of the whole structure including support parts. By normalizing the material properties of the main structure and the support parts, the effects of the properties in the results are investigated for various design examples.

참고자료

· 없음