목차
[표제지 등]=0,1,2
제출문=i,3,2
요약문=iii,5,8
목차=xi,13,9
I. 서론=1,22,1
I-1. 개요=1,22,1
1. 연구의 필요성 및 배경=1,22,1
가. 연구 개발의 경제ㆍ사회ㆍ기술적 필요성=1,22,1
나. 연구의 배경=1,22,1
2. 지금까지의 연구 개발 실적=2,23,1
가. U. Iowa CCAD=2,23,1
나. 한국과학기술원 동시 공학 설계 연구 센터=2,23,2
다. 타 상업용 소프트웨어 공급사=3,24,1
(1) Pro/MECHANICA=4,25,1
(2) Design/Works=4,25,1
(3) Design Space=4,25,1
(4) COSMOS/Works=4,25,1
(5) MSC. Working Model Series=4,25,2
3. 연구의 목적=5,26,1
4. 보고서의 구성=5,26,1
II. 본론=6,27,1
II-1. 개요=6,27,1
1. 파라메트릭 CAD 프로그램=6,27,2
2. Pro/TOOLKIT=7,28,1
II-2. DS/FDM=8,29,1
1. 개요=8,29,2
2. 이론=9,30,1
가. 프로그램의 전체 수행 과정=9,30,3
나. 유한 차분법=11,32,2
다. 주요 개념=12,33,1
(1) 파라메트릭 CAD=12,33,4
(2) 유한 차분법의 활용=15,36,2
(가) 격자 생성=16,37,1
(나) 기본 데이터의 계산=17,38,2
(다) 대응 이론=18,39,2
(3) DS/FDM에서 평가 척도의 개념=19,40,1
(가) 참조점(spypoint)=19,40,5
(나) 평가 지역(evaluation regions)=23,44,2
(다) 토론=24,45,2
3. 프로그램 구현=25,46,1
가. DS/FDM의 메뉴 구조=25,46,1
나. 형상 모델링과 파라미터화=25,46,1
(1) 설계 파라미터화를 위한 모델링=25,46,3
(2) Pro/ENGINEER에서 설계의 변경=27,48,2
(3) DS/FDM에서 설계 변수 지정=28,49,2
다. 유한 요소 모델링=30,51,1
(1) 자동 자유 격자 생성=30,51,1
라. 평가 척도(performance measure)=30,51,1
(1) 참조점(spypoint) 준비=30,51,3
(2) 평가 척도 선택=32,53,2
마. 설계 민감도 해석=33,54,2
바. 최적화=34,55,1
(1) 최적 문제의 수식화=34,55,2
(2) 온라인 표시와 문제 해결=35,56,1
(3) 결과 확인=35,56,1
II-3. DS/Taguchi=36,57,1
1. 개요=36,57,1
가. 연구 동기=36,57,2
나. 구성=37,58,1
2. 강건 설계와 다구찌법=37,58,1
가. 강건 설계의 개요=37,58,2
나. 다구찌법의 개요=38,59,1
(1) 직교 배열을 이용한 실험 계획=38,59,2
(2) 기대 손실과 신호 대 잡음비(S/N ratio)=40,61,1
(가) 손실 함수와 기대 손실=40,61,2
(나) 신호 대 잡음비(Signal to Noise ratio)=41,62,1
(3) 인자 설계의 과정=41,62,3
다. 일반적인 최적 설계 문제에의 응용-알고리즘화=43,64,2
(1) 문제 정의=44,65,1
(2) 최적화 알고리즘=44,65,1
(가) 알고리즘의 특징=44,65,3
(나) 수준수의 선택 및 연속 실험 시 수준값의 갱신=46,67,2
(다) 설계 변수의 풀링(pooling)=47,68,2
(3) 부등식 제한 조건의 해결=48,69,1
(가) 가변 벌칙 함수법(Variable Penalty Method)=48,69,3
(나) 다구찌법을 이용한 알고리즘에 적용=50,71,2
3. 프로그램 DS/Taguchi=51,72,1
가. 프로그램의 개발=51,72,1
(1) 파라메트릭 CAD(Parametric CAD)와의 연계=51,72,1
(가) 파라메트릭 CAD(Parametric CAD)=51,72,2
(나) CAD 모델의 작성 및 변수의 설정=52,73,3
(2) 유한 요소 해석(Finite Element Analysis)과의 연계=54,75,1
(가) 유한 요소 모델링=54,75,3
(나) 유한 요소 해석 및 후처리=56,77,1
나. 프로그램의 구성=56,77,1
(1) 프로그램의 전체적 흐름=56,77,2
(2) 프로그램의 모듈 및 메뉴 구성=57,78,2
(가) DOE(Design of Experiment) 메뉴=58,79,3
(나) Analysis 메뉴=60,81,2
4. 검증 예제 및 고찰=61,82,1
가. 구석살(Fillet)의 향상 최적 설계=61,82,2
(1) CAD 모델 및 유한 요소 모델=62,83,2
(2) 최적 설계 문제의 정의=63,84,1
(가) 설계 변수의 설정=63,84,1
(나) 성능 특성치(Performance Measure)의 설정=63,84,2
(3) 최적화 결과 및 고찰=64,85,1
(가) 응력 제한 조건 하에 질량을 최소화한 경우=64,85,2
(나) 질량 제한 조건 하에 최대응력의 최소화=66,87,1
(다) 고찰=66,87,2
나. 응력 집중이 발생하는 평판의 형상 최적화 및 강건 설계=67,88,1
(1) CAD 모델 및 유한 요소 모델=67,88,2
(2) 최적 설계 문제의 정의=69,90,1
(가) 설계 변수의 설정=69,90,1
(나) 성능 특성치(Perfromance Measure)의 설정=69,90,1
(3) 최적화 결과 및 고찰=69,90,1
(가) 잡음을 고려하지 않은 형상 최적화=69,90,2
(나) 잡음을 고려한 강건 최적화=70,91,3
(다) 고찰=72,93,2
5. 결론 및 고찰=73,94,1
II-4. DS/Fatigue=74,95,1
1. 개요=74,95,1
2. 피로 수명 해석프로그램 DRAW=74,95,2
가. 동응력 이력(dynamic stress histories)=75,96,5
나. 피로 수명 예측=79,100,4
(1) Equivalent stain methods=82,103,1
(가) Von Mises equivalent strain method=82,103,1
(나) ASME Boiler and Pressure Vessel Code equivalent strain method=82,103,2
(2) Energy methods=83,104,1
(3) Critical plane methods=83,104,2
(가) Tensile strain based critical plane method=84,105,1
(나) Shear strain based critical plane method=84,105,2
다. 손상 법칙=85,106,1
(1) Miner의 선형 누적 손상 가설=85,106,2
(2) 수정 Miner 가설=86,107,1
(3) Corten-Dolan, Freudenthal-Heller의 수정 S-N 곡선 방법=87,108,1
(4) Kikukawa-Jono-Song의 수정 S-N 곡선 방법=87,108,2
(5) Double Linear Damage Rule(DLDR)=88,109,3
3. DS/Fatigue의 개발=90,111,2
가. Pro/ENGINEER와 DRAW의 연결=91,112,1
(1) DRAW GUI의 분리=91,112,1
(2) Pro/ENGINEER 메뉴 만들기=91,112,2
(3) Pro/ENGINEER에서 피로 수명의 가시화=92,113,2
4. DS/Fatigue의 적용=93,114,1
가. DS/Fatigue의 사용 방법=93,114,1
(1) 준비작업=93,114,2
(2) 해석 순서=95,116,4
5. 토의=98,119,2
II-5. FE 모델 보정을 위한 최적 측정위치 선정 방법 개발=100,121,1
1. 개요=100,121,1
2. 선정 이론 제안=100,121,1
가. 통계적 관점에서의 접근 방법=101,122,3
나. 매개 변수에 대한 민감도 이용법=103,124,4
3. 연구 결과=106,127,1
가. 연구 내용=107,128,5
나. 연구 결과=112,133,1
III. 설계 적용 사례=113,134,1
III-1. 벨트 클립(belt clip) 문제=113,134,1
1. 문제 정의=113,134,1
가. 모델링=113,134,2
나. 설계 파라미터화=114,135,1
다. 유한 요소 모델링=115,136,1
2. DS/Taguchi=115,136,1
가. 수식화=115,136,2
나. 최적화 결과=116,137,3
3. DS/Fatigue=118,139,1
가. 하중 및 경계 조건=118,139,2
나. 피로 수명 해석 결과=119,140,2
4. Pro/MECHANICA=120,141,1
가. 수식화=120,141,2
나. 최적화 결과=121,142,3
III-2. 삼각형 브라켓(Triangular bracket) 문제=124,145,1
1. 문제 정의=124,145,1
가. 모델링=124,145,2
나. 설계 파라미터화=125,146,1
다. 유한 요소 모델링=125,146,2
2. DS/Taguchi=126,147,1
가. 수식화=126,147,3
3. DS/Fatigue=128,149,1
가. 하중 및 경계 조건=128,149,2
나. 피로 수명 해석 결과=129,150,2
4. Pro/MECHANICA=130,151,1
가. 수식화=130,151,1
나. 최적화 결과=130,151,2
III-3. 리노세로스 브라켓(Rhinoceros bracket) 문제=132,153,1
1. 문제 정의=132,153,1
가. 모델링=132,153,2
나. 설계 파라미터화=133,154,2
다. 유한 요소 모델링=134,155,2
2. DS/Taguchi=135,156,1
가. 수식화=135,156,2
나. 최적화 결과=136,157,3
3. Pro/MECHANICA=139,160,1
가. 수식화=139,160,1
나. 최적화 결과=139,160,2
III-4. 굴삭기 붐(Excavator boom) 문제=141,162,1
1. 문제 정의=141,162,1
가. 굴삭기 개요=141,162,3
나. 굴삭 자세 및 하중 조건의 선정=143,164,2
다. 모델링=144,165,2
라. 설계 파라미터화=146,167,2
2. 최적 설계 수식화=147,168,1
3. DS/Taguchi=148,169,3
III-5. 로어 콘트롤 암 문제=151,172,1
1. 문제 정의=151,172,1
가. 모델링=151,172,4
나. 설계 파라미터화=154,175,1
다. 평가 척도(performance measures)=154,175,2
라. 하중 및 경계 조건=155,176,1
2. DS/FDM=156,177,1
가. 두 경계면에 대한 형상 최적화=156,177,1
(1) 수식화=156,177,2
(2) 최적화 결과=157,178,3
나. 보강재를 고려한 형상 최적화=159,180,1
(1) 수식화=159,180,1
(2) 최적화 결과=160,181,2
다. 형상 및 치수 최적화=161,182,1
(1) 수식화=161,182,2
(2) 최적화 결과=162,183,2
3. DS/Taguchi=164,185,1
가. 모델링 및 설계 파라미터화=164,185,2
나. 체적과 응력을 고려한 2단계 최적화=165,186,1
(1) 최적 설계 문제의 수식화=165,186,3
(2) 최적화 결과=167,188,2
다. 불완전 제조로 인한 잡음이 있는 경우의 강건 최적화=168,189,1
(1) 최적 설계 문제의 수식화=168,189,1
(2) 최적화 결과=168,189,2
라. 결과에 대한 고찰=169,190,1
III-6. 스프링 시트(spring seat) 문제=170,191,1
1. 문제 정의=170,191,1
가. 모델링=170,191,1
나. 설계 파라미터화=170,191,2
다. 하중 및 경계 조건=171,192,2
2. DS/FDM=172,193,1
가. 스프링 6 최적화=172,193,2
나. 스프링 7 최적화=173,194,2
다. 스프링 8 최적화=174,195,6
IV. 결론=180,201,1
IV-1. 결과=180,201,1
1. 연구 수행 결과=180,201,1
가. DS/FDM=180,201,2
나. DS/Taguchi=181,202,1
다. DS/Fatigue=181,202,1
라. FE 모델 보정을 위한 최적 측정위치 선정 방법 개발=181,202,2
2. 연구 진행시 문제점=182,203,1
IV-2. 향후 과제=182,203,2
1. DS/FDM=183,204,1
2. DS/Taguchi=183,204,1
3. DS/Fatigue=183,204,1
V. 참고 문헌=184,205,8
VI. 부록=192,213,1
VI-1. DS/FDM 사용자 설명서=192,213,1
1. 작업 디렉토리(Working directory) 지정 및 모델 열기=192,213,1
가. 작업 디렉토리 지정=192,213,1
나. 모델 열기=192,213,2
2. Pro/FOPTI 프로그램의 활성화=193,214,1
3. 해석 및 파라미터 선정=193,214,1
가. 유한 요소 해석=193,214,3
나. 해석 결과 도시=195,216,1
다. 파라미터 선정=195,216,2
4. 설계 변수 지정=196,217,1
가. 설계 변수 지정=197,218,2
나. 설계 변수 삭제=198,219,1
다. 설계 변수 확인=198,219,2
5. 성능 특성치(Performance measure) 지정=199,220,1
가. 성능 특성치 지정=199,220,1
나. 성능 특성치 삭제=199,220,2
다. 성능 특성치 확인=200,221,2
6. 초기 모델에 대한 민감도 계산=201,222,1
가. 민감도 계산=201,222,2
나. 민감도 확인=202,223,1
7. 목적 함수 지정=202,223,2
8. 제한 조건 지정=203,224,2
9. 설계 변수의 Side constraints 지정=204,225,1
10. 최적 설계 수행=204,225,1
11. 최적 설계 결과 보기=204,225,2
VI-2. DS/Taguchi 사용자 설명서=206,227,1
1. DS/Taguchi의 실행 및 환경설정=206,227,1
가. 프로그램의 등록=206,227,2
나. 파일의 준비=207,228,2
2. CAD 모델의 준비=208,229,1
가. CAD 모델의 작성=208,229,3
나. 물성치의 입력=210,231,2
3. 유한요소 모델의 작성 및 해석=211,232,1
가. 유한요소 모델링=212,233,2
나. 해석 및 FEM Parameter의 정의=213,234,2
4. DS/Taguchi의 시작=215,236,1
5. 실험계획(Design of experiments)의 수립=215,236,1
가. 설계인자(Control factor)의 선정=215,236,3
나. 잡음 인자(Noise factor)의 선정=218,239,1
다. 성능 특성치(Performance measure)의 선정=218,239,3
6. 최적화 과정=220,241,1
가. 인자의 설정=220,241,1
나. 최적화 과정의 실행=220,241,2
VI-3. DS/Fatigue 사용자 설명서=222,243,1
1. DS/Fatigue의 실행을 위한 준비 작업=222,243,1
가. Pro/ENGINEER를 위한 준비=222,243,1
나. NASTRAN을 위한 준비=222,243,1
다. DSFatigue를 위한 준비=222,243,3
라. Dynamic_info.dat의 구조=224,245,1
마. Frame_info.dat=224,245,1
2. DS/Fatigue의 실행 순서=224,245,1
가. Working directory 정하고 Part 파일 읽기=224,245,2
나. DS/Fatigue를 실행시키기 위한 사용자 응용 프로그램 읽기=225,246,1
다. Pro/MESH에서 유한 요소 모델 생성=225,246,4
라. 피로 수명 해석 수행=229,250,1
마. 피로 수명 가시화=229,250,2
영문목차
[title page etc.]=0,1,6
SUMMARY=v,7,2
CONTENTS=vii,9,13
I. INTRODUCTION=1,22,1
I-1. Research overview=1,22,1
1. Background and necessity of research=1,22,1
2. Research achivements=2,23,4
3. Objective of research=5,26,1
4. Structure of report=5,26,1
II. BODY=6,27,1
II-1. Overview=6,27,1
1. Parametric CAD program=6,27,2
1. Overview=8,29,2
2. Theory=9,30,17
3. Implementation=25,46,11
1. Overview=36,57,2
2. Robust design and Taguchi method=37,58,15
3. DS/Taguchi program=51,72,11
4. Verification examples=61,82,13
5. Conclusion and discussion=73,94,1
1. Overview=74,95,1
2. Fatigue life prediction program DRAW=74,95,17
3. DS/Fatigue=90,111,4
4. Application of DS/Fatigue=93,114,6
5. Discussion=98,119,2
II-5. Study on optimal measurement location for FE model modification=100,121,1
1. Overview=100,121,1
2. Theory=100,121,7
3. Results=106,127,7
III. APPLICATION EXAMPLES=113,134,1
III-1. Belt clip problem=113,134,1
1. Problem definition=113,134,3
2. DS/Taguchi=115,136,4
3. DS/Fatigue=118,139,3
4. Pro/MECHANICA=120,141,4
III-2. Triangular bracket problem=124,145,1
1. Problem definition=124,145,3
2. DS/Taguchi=126,147,3
3. DS/Fatigue=128,149,3
4. Pro/MECHANICA=130,151,2
III-3. Rhinoceros bracket problem=132,153,1
1. Problem definition=132,153,4
2. DS/Taguchi=135,156,4
3. Pro/MECHANICA=139,160,2
III-4. Excavator boom problem=141,162,1
1. Problem definition=141,162,7
2. Optimization formulation=147,168,1
III-5. Low control arm problem=151,172,1
1. Problem definition=151,172,5
2. DS/FDM=156,177,8
3. DS/Taguchi=164,185,6
III-6. Spring seat problem=170,191,1
1. Problem definition=170,191,3
2. DS/FDM=172,193,8
IV. CONCLUSION=180,201,1
IV-1. Results=180,201,1
1. Results of research project=180,201,3
2. Troubles=182,203,1
IV-2. Further works=182,203,2
V. REFERENCES=184,205,8
VI. SUPPLEMENT=192,213,1
VI-1. DS/FDM user's manual=192,213,1
1. Working directory and modle open=192,213,2
2. Run Pro/FOPTI=193,214,1
3. Analysis type and parameters=193,214,4
4. Design variables=196,217,4
5. Performance measure=199,220,3
6. Sensitivity analysis=201,222,2
7. Objective function=202,223,2
8. Constraints=203,224,2
9. Side constraints=204,225,1
10. Run optimization=204,225,1
11. Results display=204,225,2
VI-2. DS/Taguchi user's manual=206,227,1
1. Setup for DS/Taguchi=206,227,3
2. CAD model preparation=208,229,4
3. FE modeling and analysis=211,232,4
4. Run DS/Taguchi=215,236,1
5. Setup for design of experiments=215,236,6
6. Optimization=220,241,2
VI-3. DS/Fatigue user's manual=222,243,1
1. Setup for DS/Fatigue=222,243,3
2. Run DS/Fatigue=224,245,7