경계요소법을 이용한 압축성형다이 가열선의 최적위치 설계

Optimal Positioning of Heating Lines in a Compression Molding Die Using the Boundary Element Method

본 연구에서는 압축 성형다이 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다이의 형상 최적설계 문제로 정식화하고자 한다. 최적화 문제의 목적은 다이 내면의 온도를 지정된 온도로 균일하게 유지하는 것이다. 또한 Lee, Choi와 Kwak의 형상 설계 민감 도 해석을 위한 직접 미분 방법을 응용하여 가열선 위치변화에 관한 민감도 계산을 위한 경계 적분 방정식을 유도하고, 경계요소법으로 온도와 온도의 민감도를 해석하고 자 한다. 수치적 응용의 예로서, 넓은 평판의 성형을 위한 압축 성형다이의 가열선의 최적위치를 결정하는 문제를 다루고, 최적위치에서 가열선의 개수가 온도의 균일성에 미치는 영향을 검토한다.

A shape optimization problem is formulated to determine the optimal position of heating lines in a compression molding die. The objective of the problem is that the cavity surface would be maintained by a prescribed uniform temperature. A boundary integral equation for the sensitivity of the temperature in terms of hole position is derived using the method of shape design sensitivity analysis. The boundary element method is employed to analyze the temperature and sensitivity field of the die. The sensitivity calculation algorithm is incorporated in an optimization routine. To demonstrate a numerical implementation, an example problem arising in thermal design of a compression molding die is dealt with, showing that the number of heating lines chosen for the die strongly affects the ultimate uniformity of the cavity surface temperature.