다목적 소형 승합차 복합재 판 스프링의 적층 최적화 기법
Optimal Methodology of a Composite Leaf Spring with a Multipurpose Small Commercial Vans
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초록
본 논문에서는 복합재 판 스프링의 설계 최적화를 위해 유전자 알고리즘을 사용한 적층 최적화 과정을 제시하였다. 다목적 소형 승합 자동차 판 스프링을 유한요소모델로 구성하여 초기 설계를 검증한 이후, 유전자 알고리즘을 통해 복합재료의적층수와 적층각도를 최적화하는 과정을 기술하였다. 최적화 과정을 통해 판 스프링의 하중 감소과정, 반복수에 따라 강 구조의 해석 결과와 비교하였다. 더불어 유전자 알고리즘을 통해 최적화된 적층 시퀀스를 구조에 적용하여 구조의 건전성을검증하기 위해 유한요소 모델로 구성하여 안전여유를 계산하였다. GA를 적용할 때, 복합재료 판 스프링의 적층 두께와 적층각을 획득하였으며, 이는 적절한 강도와 강성으로 최소 무게를 달성하는데 기여한다. 동일한 설계 매개 변수 및 최적화 조건에서 강철된 판 스프링을 복합재 판 스프링으로 교체하면 65.6%의 중량이 감소한다.
Abstract
In this paper, design technique using genetic algorithms(GA) for design optimization of composite leaf springs is presented here. After the initial design has been validated by the car plate spring as a finite element model, the genetic algorithm suggests theprocess of optimizing the number of layers of composite materials and their angles. Through optimization process, the weightreduction process of leaf springs and the number of repetitions are compared to the existing algorithm results. The safety margin iscalculated by organizing a finite element model to verify the integrity of the structure by applying an additive sequence optimizedthrough the genetic algorithm to the structure. When GA is applied, layer thickness and layer angle of complex leaf springs havebeen obtained, which contributes to the achievement of minimum weight with appropriate strength and stiffness. A reduction of65.6% original weight is reached when a leaf steel spring is replaced with a leaf composite spring under identical requirement ofdesign parameters and optimization.
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