• 제목/요약/키워드: Response Surface Analysis, DOE

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강도조건을 고려한 강구조물 보강재의 다목적 근사최적설계 (Approximate Multi-Objective Optimization of Stiffener of Steel Structure Considering Strength Design Conditions)

  • 전은기;이종수
    • 한국생산제조학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.192-197
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    • 2015
  • In many fields, the importance of reducing weight is increasing. A product should be designed such that it is profitable, by lowering costs and exhibiting better performance than other similar products. In this study, the mass and deflection of steel structures have to be reduced as objective functions under constraint conditions. To reduce computational analysis time, central composite design(CCD) and D-Optimal are used in design of experiments(DOE). The accuracy of approximate models is evaluated using the $R^2$ value. In this study, the objective functions are multiple, so the non-dominant sorting genetic algorithm(NSGA-II), which is highly efficient, is used for such a problem. In order to verify the validity of Pareto solutions, CAE results and Pareto solutions are compared.

유한요소법과 실험계획법을 이용한 고온 열교환기용 S-관의 형상 최적화 (Shape Optimization of S-tube for Heat Exchanger Used in High Temperature Environment Using FE Analysis and DOE)

  • 정호승;조종래
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제36권4호
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    • pp.497-503
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    • 2012
  • 본 연구의 목적은 고온, 고압 환경에서 사용되는 열교환기의 전열관에서 발생되는 열팽창에 따른 열응력, 진동과 같은 기계적 특성을 개선시키고, 전열부 체적을 최소화시키는 관점에서 실험계획법을 이용하여 구불구불한 관 형상에 대하여 형상최적화를 수행하였다. S-관 형상에 대하여 부분별 용도를 제시하였고, 형상 최적화를 위해서 형상변수 및 범위를 정한 후, 유한요소해석을 수행하여 형상변수에 따른 구조적 특성을 평가하였고, 요인배치법을 이용하여 형상변수의 주효과를 분석한 후, 반응표면법(Response surface Methodology)을 이용하여 회귀방정식을 구하고, 최적화 툴을 이용하여 최적화를 수행하였다.

신경회로망을 이용한 PECVD 산화막의 특성 모형화 (Modeling of PECVD Oxide Film Properties Using Neural Networks)

  • 이은진;김태선
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제23권11호
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    • pp.831-836
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    • 2010
  • In this paper, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) $SiO_2$ film properties are modeled using statistical analysis and neural networks. For systemic analysis, Box-Behnken's 3 factor design of experiments (DOE) with response surface method are used. For characterization, deposited film thickness and film stress are considered as film properties and three process input factors including plasma RF power, flow rate of $N_2O$ gas, and flow rate of 5% $SiH_4$ gas contained at $N_2$ gas are considered for modeling. For film thickness characterization, regression based model showed only 0.71% of root mean squared (RMS) error. Also, for film stress model case, both regression model and neural prediction model showed acceptable RMS error. For sensitivity analysis, compare to conventional fixed mid point based analysis, proposed sensitivity analysis for entire range of interest support more process information to optimize process recipes to satisfy specific film characteristic requirements.

고고도 장기체공 태양광 무인기 EAV-3의 프로펠러 설계 및 성능해석 (Design and Performance Analysis of Propeller for Solar-powered HALE UAV EAV-3)

  • 박동훈;황승재;김상곤;김철완;이융교
    • 한국항공우주학회지
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    • 제44권9호
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    • pp.759-768
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    • 2016
  • 고고도 장기체공 태양광 무인기 EAV-3의 프로펠러를 설계하고 전산해석을 수행하였다. 실험설계법(Design of Experiment, DOE)을 사용하여 설계변수들의 실험점들을 획득하고 목적함수와 구속함수들에 대한 크리깅 근사모델을 생성하였다. 요구조건 및 제약조건들과 함께 반응면을 평가하여 프로펠러 형상을 설계하였으며, 근사모델 기반의 최적설계를 수행하여 설계의 타당성을 검증하였다. 상용 CFD 코드를 이용하여 해석을 수행하고 그 결과를 설계코드 및 시험결과와 비교하였다. 설계점 고도에서 해석 결과가 설계코드의 예측과 잘 일치하였다. 또한 시험장치와 지지대 기둥에 의한 폐쇄효과가 풍동시험 결과에 포함되어 있으며, 이를 포함한 해석 결과가 시험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

충돌에너지 흡수효율 최대화를 위한 자동차 사이드 멤버 최적 설계에 관한 연구 (A Study on the Optimum Design of the Automotive Side Member to Maximize the Crash Energy Absorption Efficiency)

  • 이정환;정낙탁;서명원
    • 한국정밀공학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.1179-1185
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    • 2013
  • In this study, the design optimization of the automotive side member is performed to maximize the crash energy absorption efficiency per unit weight. Design parameters which seriously influence on the frontal crash performance are selected through the sensitivity analysis using the Plackett-Burman design method. And also the design variables, which are determined from the sensitivity analysis, are optimized by two methods. One is conventional approximate optimization method which uses the statistical design of experiments (DOE) and response surface method (RSM). The other is a methodology derived from previous work by the authors, which is called sequential design of experiments (SDOE), to reduce a trial and error procedure and to find an appropriate condition for using micro-genetic algorithm. The proposed optimization technique shows that the automotive side member structure can be designed considering the frontal crash performance.

Optimization and investigations of low-velocity bending impact of thin-walled beams

  • Hossein Taghipoor;Mahdi Sefidi
    • Steel and Composite Structures
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    • 제50권2호
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    • pp.159-181
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    • 2024
  • In the present study, the effect of geometrical parameters of two different types of aluminum thin-walled structures on energy absorption under three-bending impact loading has been investigated experimentally and numerically. To evaluate the effect of parameters on the specific energy absorption (SEA), initial peak crushing force (IPCF), and the maximum crushing distance (δ), a design of experiment technique (DOE) with response surface method (RSM) was applied. Four different thin-walled structures have been tested under the low-velocity impact, and then they have simulated by ABAQUS software. An acceptable consistency between the numerical and experimental results was obtained. In this study, statistical analysis has been performed on various parameters of three different types of tubes. In the first and the second statistical analysis, the dimensional parameters of the cross-section, the number of holes, and the dimensional parameter of holes were considered as the design variables. The diameter reduction rate and the number of sections with different diameters are related to the third statistical analysis. All design points of the statistical method have been simulated by the finite element package, ABAQUS/Explicit. The final result shows that the height and thickness of tubes were more effective than other geometrical parameters, and despite the fact that the deformations of the cylindrical tubes were around forty percent greater than the rectangular tubes, the top desirability was relevant to the cylindrical tubes with reduced cross-sections.

반응 표면 분석법을 이용한 Light Emitting Diode(LED) wire bonding 용 Ball Bonding 공정 최적화에 관한 연구 (Process Capability Optimization of Ball Bonding Using Response Surface Analysis in Light Emitting Diode(LED) Wire Bonding)

  • 김병찬;하석재;양지경;이인철;강동성;한봉석;한유진
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권4호
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    • pp.175-182
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    • 2017
  • 본 와이어 본딩은 발광 다이오드의 패키징 공정에서 매우 중요한 공정으로 금 와이어를 이용하여 발광 다이오드 칩과 리드 프레임을 연결함으로써 다음 공정에서의 전기적 작동을 가능하게 한다. 와이어 본딩 공정은 얇은 금속선을 연결하는 공정으로 열 압착 본딩(thermo compression bonding)과 초음파 본딩(ultra sonic bonding)이 있다. 일반적인 와이어 본딩 공정은 LED 칩 상부 전극 부위에 볼 모양의 본딩을 진행하는 1st ball bonding 공정, loop를 형성하여 다른 전원 연결부위로 wire를 늘어뜨리는 looping 공정, 다른 전극 부위 상부에 stitch를 형성하여 bonding 하는 2nd stitch bonding으로 구분된다. 본 논문에서는 발광 다이오드 다이 본딩 공정에 영향을 주는 다양한 공정 변수에 대하여 분석을 수행하였다. 그리고 반응 표면 분석법을 통하여 Zener 다이오드 칩과 PLCC 발광 다이오드 패키지 프레임을 연결하는 공정 최적화 결과를 도출하였다. 실험 계획법은 5인자, 3수준에 대하여 설정하였으며 4가지 반응에 대하여 인자를 분석하였다. 결과적으로 본 연구에서는 모든 목표에 맞는 최적 조건을 도출하였다.

가압경수로용 환형 핵연료의 간극 크기 다중목적 근사최적설계 (Approximate Multi-Objective Optimization of Gap Size of PWR Annular Nuclear Fuels)

  • 도재혁;권영두;이종수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제32권9호
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    • pp.815-824
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    • 2015
  • In this study, we conducted the approximate multi-objective optimization of gap sizes of pressurized-water reactor (PWR) annular fuels. To determine the contacting tendency of the inner-outer gaps between the annular fuel pellets and cladding, thermoelastic-plastic-creep (TEPC)analysis of PWR annular fuels was performed, using in-house FE code. For the efficient heat transfer at certain levels of stress, we investigated the tensile, compressive hoop stress and temperature, and optimized the gap sizes using the non-dominant sorting genetic algorithm (NSGA-II). For this, response surface models of objective and constraint functions were generated, using central composite (CCD) and D-optimal design. The accuracy of approximate models was evaluated through $R^2$ value. The obtained optimal solutions by NSGA-II were verified through the TEPC analysis, and we compared the obtained optimum solutions and generated errors from the CCD and D-optimal design. We observed that optimum solutions differ, according to design of experiments (DOE) method.

전복 안정성을 고려한 SUV 현가장치 파라미터의 최적설계 (Optimum Design of SUV Suspension Parameters Considering Rollover Stability)

  • 이상범;장영진;임홍재;나도백
    • 한국생산제조학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.410-416
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    • 2009
  • In recent years, the rollover accident of large class of vehicles has become important safety issue. Even though the rollover form a small percentage of all traffic accidents, they have a fatal effect upon the driver and passenger. Among the traffic accidents occurred in driving, the rollover is the major cause of traffic fatalities. Therefore, it is required to develop the analytical and experimental techniques for predicting rollover propensity of vehicles and also to improve the vehicle suspension design in the viewpoint of rollover resistance. In this study, the parameter sensitivities for the roll angle of SUV suspension are analyzed, and then the determined design parameters are optimized by using the regression model function of the response surface methods. The analysis results show that the roll angle of the optimized vehicle is decreased as compared with the initial vehicle and also the rollover possibility is decreased when the roll rate of the front suspension is larger than the roll rate of the rear suspension.

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최적화 기법을 이용한 삼원촉매변환기의 열유동 경계조건의 동정 (Identification of Thermal Flow Boundary Conditions for Three-way Catalytic Converter Using Optimization Techniques)

  • 백석흠;최현진;김광홍;조석수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제11권9호
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    • pp.3125-3134
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    • 2010
  • 한국에서 삼원촉매 내구성은 1988년에 5년/80,000 km 이지만 2002년 이후로 10년/120,000 km이 요구된다. 국내의 삼원촉매는 배출가스 정화효율이나 압력강하 등이 만족하지만 열적 내구성은 만족시키지 못하고 있다. 삼원촉매는 내부에서 높은 온도를 유지하지만 외부 표면에서는 낮은 온도를 유지한다. 본 연구는 열유동과 구조해석 및 다음과 같은 과정에 의해서 열적 내구성을 평가하였다. 열유동 매개변수 범위는 차량시험과 열유동 해석에 의해 결정하였다. 후면 촉매 온도에 대한 반응 표면은 열유동 매개변수에 대한 실험계획법을 이용해 구성되었다. 차량시험에서 후면 촉매 온도에 대한 열유동 매개변수는 만족도 함수에 의해 예측하였다. 삼원촉매의 온도분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동 해석에 의해 평가하였다.