[공학]최적설계 2변수 및 3변수

소개

최적설계라는 수업을 듣는 사람에겐 필요한 도움이 될껍니다.
엑셀로 최적해를 구한 것과 매틀랩을 이용해서 최적해를 구한 소스가 다 있으니
다른 문제를 풀 때에도 소스를 참고하면 될 것 같네요.

목차

2 variable optimum problem.
Formulation of the problem
(1) Problem Statement
(2) Data & Information
(3) Design Variables
(4) Identification of Object function
(5) Identification of Constraints
EXCEL 이용해서 최적 해를 구한 결과
MATLAB 이용해서 최적 해를 구한 결과
3 variable optimum problem.
Formulation of the problem
EXCEL 이용해서 최적 해를 구한 결과.
MATLAB을 이용해서 얻는 최적 해의 결과.
결론 및 토의

본문내용

Formulation of the problem

(1) Problem Statement

2변수의 최적화 문제를 풀기 위해서 우리 조에서 생각한 문제는 드럼 세탁기를 설계하는 문제이다. 설계 변수는 세탁기 내부에 들어가는 스프링의 강성 계수와 댐핑 계수이고, 설계의 목표는 드럼세탁기내부의 드럼의 진동으로 인해서 세탁기바닥에 전달되는 힘을 최소화 시키는 것이다. 세탁기가 돌아가게 되면 질량의 불균형으로 인해서 진동이 생기게 된다.
진동 문제를 일으키는 대표적인 기계는 회전기계이다. 많은 기계나 기기들은 보통 전기모터에 의해 구동되므로 회전하는 기계요소를 갖게 된다. 회전 질량의 불균일하게 분포된 정도가 작은 경우에도 상당한 진동을 야기할 수 있는데, 이것을 회전 불균형(rotating unbalance)이라 한다. 우리는 드럼세탁기의 회전문제를 회전 불균형체 문제로 모델링 해보았다.
드럼 세탁기를 가동하게 되면 드럼 내에 물과 세탁물이 함께 회전운동을 하면서 질량분포의 불균형으로 인해 드럼에 힘을 가하게 되는데 우리는 이때 세탁기내부의 물과 세탁물들을 어떤 등가의 질량과 관성모멘트를 갖는 편심질량 로 보고 이 편심질량이 드럼 중심에서 e 만큼 떨어진 거리에 끈으로 원형 받침대에 연결되어 있는 아래와 같은 시스템으로 간략하게 모델링 해보았다. 이때 세탁기의 드럼과 외부케이스사이에는 드럼을 지지하기 위한(또는 드럼의 진동에 의해 생기는 하중을 완화시키기 위한) 스프링과 댐퍼를 비롯해 여러 장치들이 있을 것인데
이것들을 어떤 등가의 강성계수와 점성계수를 갖는 스프링과 댐퍼가 드럼아래에 달려있는 것으로 근사시켰다. 모든 기계적인 시스템은 등가의 질량과 스프링, 댐핑 계수를 갖는 시스템으로 모사가 가능하므로 타당하다고 생각한다.)
이 때 해석의 정확성을 위해서는 아래 그림의 드럼내부를 검사체적으로 잡고 검사체적내부에 대해 다음 두식을 만족하도록 하는 것이 좋겠으나 해석의 편의 상 편심질량 와 중심으로부터의 거리 e 는 적당한 값을 임의로 설정하였다.

참고자료

· 생활 속의 소음 진동
· 사종성
· Engineering Vibration 2nd edition
· Daniel J. Inman
· Heat Transfer .A practical approach 2nd edition
· Yunus A. Cengel
· Introduction to Optimum Design 2nd edition
· Jasbir S. Arora