직교배열실험을 이용한 자동채염기 구조설계의 민감도해석과 대리모델 비교 연구
A Comparative Study on Surrogate Models and Sensitivity Analysis for Structure Design of Automatic Salt Collector Using Orthogonal Array Experiment
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초록
본 논문은 다양한 설계하중조건 상태에서 자동채염기 구조설계의 성능분석과 개선을 위해 실험계획법을 이용한 설계민감도 평가와 대리모델의 특성에 대한 비교연구를 수행하였다. 실험계획법은 수치해석 기반의 직교배열설계 방법을 이용하였다. 설계인자는 주요 구조부재의 두께치수 변수를 고려하였고, 응답치는 중량과 강도성능을 선정하였다. 직교배열실험을 통해 설계인자 별 응답치에 대한 정량적인 영향도를 분석하였다. 또한 최소의 중량증감으로 구조성능을 개선할 수 있는 최적의 설계조건을 탐색하였다. 직교배열실험 결과를 이용하여 반응표면모델, 크리깅모델, 그리고 체비쇼프 직교 다항식과 같은 다양한 대리모델을 생성하였다. 대리모델의 결과를 통해 직교배열실험 결과의 타당성을 검증하였다. 자동채염기 구조설계 공간 탐색에는 반응표면모델이 가장 적합한 대리모델로 평가되었다.
Abstract
The paper deals with comparative study of characteristics of surrogate models and sensitivity evaluation using design of experiments in order to enhance and analysis the structure design of an automatic salt collector under various design load conditions. Orthogonal array design based on numerical analysis was used for the design of experiments. The thickness sizing variables of main structure member were considered the design factors, and the output responses were selected from the strength performances as well as the weight. The quantitative effects on responses for each design factor were evaluated from the orthogonal array experiment. Optimum design case was also identified to improve the strength performances with weight minimization. Using the orthogonal array experiment. various surrogate models such as response surface model, Kriging model, and Chebyshev orthogonal polynomial were generated. The orthogonal array experiment results were validated by the surrogate modeling results. The most suitable surrogate model was the response surface model for the exploration of design space of the automatic salt collector.
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