복합재 샌드위치 구조의 개선된 확률론적 설계 및 신뢰성 기반 최적설계

복합재료 샌드위치 구조는 굽힘 강성을 향상시키고 복합재 적층판에 비해 30% 이상의 무게를 절감할 수 있다. 그러나 일반 금속에 비해 제작과정에서 발생되는 재료물성의 불확실성이 많이 내재되어 있으므로 신뢰성 기반 확률론적 설계방법이 요구된다. 본 논문에서는 안전계수를 이용한 고전적인 설계 방법이 구조물의 안전을 보장하지 않는다는 확률론적 증거를 제시하기 위하여 단순화된 복합재 샌드위치 동체에 대해 PMS(Probabilistic Margin of Safety)를 계산하였다. 이 과정에서 CMCS(Crude Monte-Carlo Simulation)에 의해 계산된 확률밀도함수를 이용하였다. 더 나아가 신뢰성 기반 최적설계를 수행하고 효율적인 계산을 위해 RBDO-MPDF(RBDO by Moving PDF) 방법을 제시하였다. 본 논문의 결과는 구조물의 신뢰성을 보장하기 위한 개선된 설계 방법과 효율적인 신뢰성 기반 최적설계 방법 연구에 유용할 것이다. Composite sandwich structure can improve the specific bending stiffness significantly and save the weight nearly 30 percent compared with the composite laminates. However, it has more inherent uncertainties of the material property caused by manufacturing process than metals. Therefore, the reliability-based probabilistic design approach is required. In this paper, the PMS(Probabilistic Margin of Safety) is calculated for the simplified fuselage structure made of composite sandwich to provide the probabilistic reasonable evidence that the classical design method based on the safety factor cannot ensure the structural safety. In this phase, the probability density function estimated by CMCS(Crude Monte-Carlo Simulation) is used. Furthermore, the RBDO(Reliability-Based Design Optimization) under the probabilistic constraint are performed, and the RBDO-MPDF(RBDO by Moving Probability Density Function) is proposed for an efficient computation. The examined results in this paper can be helpful for advanced design techniques to ensure the reliability of structures under the uncertainty and computationally inexpensive RBDO methods.