어떠한 제품이나 시스템의 형상은 비단 제품 혹은 시스템의 전체 외곽모양에 국한되지 않고 각 구성 부품들의 윤곽 및 상세 치수까지를 의미한다. 각 부품의 형상은 제품 혹은 시스템의 기능, 강도, 디자인 그리고 제품 가격과 직결된다. 1980년대부터 제품단가에 대한 치열한 경쟁으로 형상 최적설계에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 특히, 전자제품의 경우에는 하루가 다르게 제품단가가 낮아지는 세계적인 추세에 뒤지지 않기 위해 부품의 재질 및 형상 최적화에 고심하게 되었다.
형상 최적설계의 기본적인 개념은 기능이나 강도를 만족시키면서 부품단가를 최소화 시키는 것이다. 형상 최적설계는 최근에 이르러 한 단계 확장된 위상 최적설계(topology optimization)를 탄생시켰다. 형상 최적설계는 물체의 외곽 모양과 치수를 최적화 시키는 반면, 위상 최적설계는 물체의 구조를 최적화 시킨다는 측면에서 큰 차이가 있다.
재료 최적설계(material optimization) 그리고 위상 최적설계와 마찬가지로 형상 최적설계에서도 향상시키고자 하는 목표 성능, 즉 목적함수(objective function), 설계변수(design variable) 그리고 제약조건(constrain)이 설정되어야 한다. 그리고 목적성능을 최적으로 만족시키는 설계변수를 찾아가는 민감도 해석(sensitivity analysis)이 필수적이다. 지금까지의 많은 연구결과에 따라 형상 최적설계는 현재 대부분의 상용 CAE 프로그램에 탑재되어 시판되고 있다.
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