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유전알고리즘을 이용한 광대역 탄성 메타물질 최적설계
대표 URL https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105185
작성자 관리자 게시일 2020.09.23 조회수 816

유전알고리즘을 이용한 광대역 탄성 메타물질 최적설계

 

단위구조의 주기적 배열로 구성된 탄성 메타물질은 파장대비 매우 작은 스케일로 기계 또는 구조물에서 발생하는 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 하지만 매우 협소한 주파수 대역에서만 그 기능을 수행하기 때문에 탄성 메타물질의 광대역화를 위한 최적 설계 방법이 필요하다. 노팅엄 대학의 Han Meng 박사 연구팀은 캔틸레버-매스로 구성된 공진기 역할의 단위구조를 주기적으로 배열한 메타구조가 목표한 주파수대역에서 충분한 진동 감쇠 성능을 갖도록 각 단위구조의 매스를 유전 알고리즘을 통해 최적 설계하는 방법을 제시하였다. 해당 연구팀은 설정한 주파수대역에서 진동 변위의 최대값과 평균값을 최소화하는 서로 다른 두 방법으로 유전알고리즘 최적화를 진행하였다. 먼저 최대값을 최소화하는 방식은 진동의 감소율은 낮지만 주파수 대역을 넓힐 수 있고 평균값을 최소화하는 방식은 반대로 좁은 주파수 대역에서 매우 큰 감소율을 갖지만 협소한 대역을 갖는 것을 보여주었다. 또한 단일 주파수 대역이 아닌 복수의 주파수 대역에서도 최적화를 진행하였고 유사한 경향성을 보여주었다. 연구팀은 최적화된 메타물질을 제작하여 실험을 진행하였고 계산결과와 매우 비슷한 실험결과를 보여주었다. 소개된 연구는 최근 많은 연구가 진행되고 있는 메타물질 응용 분야에서 광대역화를 위한 효과적인 설계 방법이 될 것으로 기대된다.

 

출처: Meng, H., Chronopoulos, D., Fabro, A. T., Maskery, I., & Chen, Y. (2020). Optimal design of rainbow elastic metamaterials. International Journal of Mechanical Sciences, 165, 105185.

 

[담당자: 이재화(jaehwalee@kimm.re.kr, 7462)]
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