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강건 최적 설계 방법에 있어서,a) 새로운 시스템이 갖게 될 성능 및 형상을 토대로 임무를 수행하기 위한 필요한 요소들을 도출하여, 상기 시스템에 기대할 수 있는 최대 값과 시장에서 생존할 수 있는 최소 값을 설정하는 사용자 요구도 분석 단계;b) Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD(Quality Function Deployment) 등을 통한 설계변수 간의 연관관계 분석하여, 주요설계변수 및 형상인자를 중심으로 대안형상을 정립하고, Morphological Matrix 및 Pugh Concept Selection Matrix를 통한 대안형상 선정하는 대안형상 선정 단계;c) 상기 대안형상 선정 항목에 대한 설계 가능 영역 분석을 수행하는 대안형상 분석 단계; 및d) 상기 설계가능영역 안에서 deterministic optimization 기법을 이용하여 tentative design을 찾고 이에 대해 사용자 요구의 변화 및 실제 개발 단계에서 발생할 수 있는 오차에 의한 영향을 줄이기 위한 대안평가 및 강건설계 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법
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제 1 항에 있어서,상기 a) 단계는, 수요자의 mission needs 및 operational concepts 등을 명시하는 기본적인 운영 요구도(Operational Requirements)를 제시하고, 상기 운영 요구도를 기준으로 설계 요구도(Design Requirements)를 설정하되, 설계 가능한 최소 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법
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제 1 항에 있어서,상기 b) 단계는 b-1) 소비자와 상기 시스템을 생산하는 생산자 및 상기 시스템을 운영하는 운영자, 사회적인 고려 등을 토대로 각 분류별로 시스템에 요구하는 항목을 정리하여 소비자 요구사항(voice of customer) 및 생산자 요구사항(voice of Engineer)으로 그룹화하는 단계;b-2) 상기 소비자 요구사항(voice of customer)을 Performance, Structure, Propulsion, Aerodynamics, Control로 분류하는 단계;b-3) 생산자 요구사항(voice of Engineer)을 Manufacturer, Customer, Society로 분류하는 단계;b-4) Affinity diagram의 분류를 nested column diagram을 통해 각 설계인자들의 각 분야별로 배치하여 각 변수들 간의 연관 관계도를 생성하는 단계;b-5) Quality function deployment(QFD)를 사용하여 설계변수 간의 연관관계 분석을 토대로 각 설계인자별 가중치를 통해 주요항목을 선정하는 단계;b-6) 상기 QFD에서 얻어진 주요 설계인자로부터 각 형상인자들에 대한 각각의 대안형상과 이를 조합한 상기 시스템의 대안형상을 morphological matrix를 이용하여 추출하는 단계; 및b-7) Pugh concept selection matrix를 이용하여 baseline에 대해 상대적으로 성능 및 개선점에 대해 판단을 하여 가장 높은 점수를 얻은 대안형상을 선정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법
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제 1 항에 있어서,상기 c) 단계는, c-1) 임무분석 해석을 위한 해석도구에 대한 선정과, 상기 해석 프로그램의 입력변수 범위 설정을 통하여 design space model 작성하는 단계;c-2) 상기 design space model을 이용하여 민감도 분석 및 설계변수에 따른 설계결과의 관계를 나타내는 prediction profile을 작성하는 단계;c-3) 설계가능영역 분석을 위한 contour plot 작성하여 설계가능영역 내에서 최적값을 갖는 tentative design을 도출하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법
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제 1 항에 있어서,상기 d) 단계는, d-1) 설계 과정 및 생산과정에서 변화나 오차가 예상되는 사용자 요구 및 설계 변수로 선정되는 Noise Variables를 선정하는 단계;d-2) 강건 설계에서는 주어진 목적함수의 mean value와 variance를 각각 target value에 가깝도록 강건최적설계의 목적함수를 설정하는 단계;d-3) 상기 시스템에서 noise로 작용할 수 있는 항목과 범위를 선정하되, Noise factor는 monte carlo simulation을 통해 정규분포로 제공되고, 다른 설계변수는 noise 변화에 둔감하면서 목표값을 만족시킬 수 있는 값으로 설정하는 단계; 및d-4) Noise 변수가 적용된 tentative design 결과가 사용자 요구 조건을 위배할 확률과 분포의 분산 및 평균값을 제약조건으로 하는 새로운 목적함수를 설정하고 이에 대하여 최적화를 진행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법
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제 1 항에 따른 강건 최적 설계 방법을 토대로 개념설계가 진행된 초소형제트(Very Light Jet:VLJ) 형상에 대한 강건 최적 설계 방법에 있어서,a) Object function과 control variables, noise variables 선정하되, 상기 Object function은 항속거리를 최대로 설정하는 단계;b) Latin-Hyper cube 기법을 이용하여 실험점을 추출하여 Noise 및 Control Variables를 고려한 반응면 근사식을 설정하는 단계;c) Response의 Mean Value와 Variance를 Target Value에 가깝도록 목적함수를 최적화하는 단계; 및d) 상기 초소형제트 항공기 형상의 일반적인 최적화 결과와 강건설계 결과에 noise factor를 적용하여 각각 항속거리의 cumulative density function, CDF 및 probability density function, PDF를 비교하여 강건최적설계 결과를 도출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법
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제 6 항에 있어서,상기 a) 단계의 control variables, noise variables에 대한 설계 파라미터는 Aspect Ratio, Sweep Back Angle, Taper Ratio, Aspect Ratio of Horizontal Tail, Taper Ratio Horizontal Tail, Aspect Ratio of Vertical Tail, Taper Ratio Vertical Tail 이고, 노이즈 파라미터는 Cruising Speed, Cruising Altitude인 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법
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