In this study, a micro-genetic algorithm was utilized for the optimal design of filament wound composite cylinders subjected to hydrostatic pressure for underwater vehicle application. The objective of the optimization was to maximize the design allowable load considering the buckling and static failure loads. A commercial finite element program, MSC.NASTRAN, was used for buckling and failure analysis. An open-source micro genetic algorithm by Carroll was modified for the optimization. The design variables are the helical winding angle and hoop layer thickness. The results of examples show that the micro genetic algorithm can be successfully applied to the optimization of filament wound cylinders with various geometries and gives better efficiency than general genetic algorithms.

본 연구에서는 마이크로 유전자 알고리즘을 이용하여 외부 수압을 받는 필라멘트 와인딩 복합재 원통의 최적설계를 수행하였다. 목적함수는 파손하중과 좌굴하중을 동시에 고려하여 설계하중을 최대화하는 것이다. 좌굴 및 파손해석은 MSC.NASTRAN을 이용하였고, Carroll의 공개된 마이크로 유전자 알고리즘에 기초한 최적화작업을 수행하였다. 설계변수로는 헬리컬(helical) 와인딩 각도와 후프(hoop) 와인딩 층의 두께비가 고려되었다. 본 연구를 통해 마이크로 유전자 알고리즘을 이용하여 다양한 형상을 갖는 필라멘트 와인딩 복합재 원통의 좌굴 및 파손하중 최적화가 가능함을 확인하였고, 제안된 알고리즘이 일반 유전자 알고리즘과 비교해서도 높은 효율을 보였다.

Keywords: micro-genetic algorithm, filament winding,external hydrostatic pressure, optimization

Keywords: 마이크로 유전자 알고리즘, 필라멘트 와인딩, 외부 수압, 최적화