유전 알고리즘을 이용한 기계의 유압 배관 지지부의 등가 모델 생성 기법 개발 (Development of an Equivalent Model Generation Method for Hydraulic Pipe Fixtures in Machinery Using Genetic Algorithms)

다양한 기계 시스템에서 유압 시스템은 고압, 고속, 고주기 운용으로 발전하면서 배관 시스템의 진동 문제를 초래하고 있다. 이를 위한 배관 시스템의 진동 해석은 배관 지지부의 비선형성과 많은 연산량으로 인해 경제적이지 못하다. 이에 따라, 본 연구는 유압 배관 시스템의 배관 지지부에 대한 등가 모델을 개발하여 진동 해석의 효율성을 높이는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 유전 알고리즘을 활용하여 배관 지지대의 등가 강성과 감쇠를 최적화하였으며, Craig-Bampton 기법을 적용하여 모델의 복잡성을 줄이고 해석 속도를 향상시켰다. 제안된 모델은 실험 데이터왿�의 검증 결과, 고주파를 제외한 구간에서 5% 이내의 상대 오차를 보이며 높은 신뢰성을 확인하였다. 이 연구는 기계 유압 배관 시스템의 진동 예측 및 안전성 평가에 유용하게 활용될 수 있다.

Hydraulic systems in various mechanical engineering applications are evolving towards high pressure, high speed, and high frequency operations, leading to vibration issues in piping systems. Vibration analysis of such piping systems is economically inefficient due to the nonlinearity of the pipe fixtures and high computational load. Accordingly, this study aims to enhance the efficiency of vibration analysis by developing an equivalent model for pipe fixtures in hydraulic pipe systems. A genetic algorithm was utilized to optimize the equivalent stiffness and damping of the pipe fixtures; furthermore, and the Craig-Bampton method was applied to reduce the model complexity and improve the analysis speed. The proposed model was validated against experimental data, showing a relative error within 5%, excluding the high-frequency range, demonstrating high reliability. Thus, this study can be effectively used for vibration prediction and safety evaluation of gas hydraulic piping systems.