길이가 긴 원통형 실린더를 구성하는 데에 사용될 조인트 부재에 대한 공차설계를 수행하였다. 즉, 원통형 실린더를 체결할 때 사용되는 조인트 부품 가운데 스터드 볼트를 최소 민감도해석에 의해 공차설계를 하였다. 조인트 부재의 공차설계를 위한 최소 민감도 해석에 의한 정식화는 목적함수가 폰 마이세스 응력의 공차에 대한 민감도이고, 여러 부등호 제약식 중에서 자중이 부등호 제안식에 포함된다. 조인트 부재의 경우 자중에 대한 타당한 부등호 제안식을 설정하기 위하여 우선 확정적인 경우에 대한 최적설계를 수행하여 그 범위값을 선정하였다. 원통형 부재의 구조 응답은 축대칭 유한요소로서 구조해석을 수행하여 제안식을 설정하였으며, 직접미분에 의해서 설계 민감도를 구하여 ,최적화 알고리즘과 결합하여 최적의 공차를 제시하였다.
A general formulation of the long cylinder tolerance design for the joint structure is here presented. The aim of this paper is to calculate the tolerance of joint by defining tolerance as a kind of uncertainty and to obtain the robustness of the joint structure. It is formulated on the bases of the minimum sensitivity theorem. The objective function is the tolerance sensitivity for the Von-Mises stress. It also took into full account the stress, displacement and weight constraints. PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) algorithm is used to solve the constrained nonlinear optimization problem. The finite element analysis is performed with CST(Constant-Strain-Triangle) axisymmetric element. Sensitivities for design variables are calculated by the direct differentiation method. The numerical result is presented for the cylindrical structure where the joint tolerance is treated as random variables.
