Journal of the Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회논문지)

The Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회)
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Development of Analysis Model and Sensitivity Analysis for High-Power Hydraulic Drifter Design

고출력 유압 드리프터 설계를 위한 해석모델 개발 및 민감도 분석

  • 노대경 (한국과학기술정보연구원 대구경북지원) ;
  • 이대희 (가천대학교 기계공학과) ;
  • 윤주섭 (한국생산기술연구원 대경지역본부 건설기계기술센터) ;
  • 이동원
  • Received : 2017.12.19
  • Accepted : 2018.04.22
  • Published : 2018.06.30
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Abstract

The purpose of the present study is to develop an analysis model to analyze the design parameter sensitivity of a high-power drifter suitable for implementation in Korean hydraulic drills. This study aims to establish a basis for the optimization of the impact performance and stability of a high-power drifter by investigating the effects of each design parameter on the impact performance via design parameter sensitivity analysis. To begin, an analysis model of drifter dynamics is developed, and the reliability of the analysis model is verified by comparing the analysis results to the experimental results. The drifter is then redesigned for compatibility with Korean hydraulic drills. Finally, design parameter sensitivity analysis of the redesigned drifter is conducted to determine the effects of the design parameters on the impact performance, and to extract the high-sensitivity parameters. SimulationX, which is multi-physics analysis software, is used to develop the analysis model, and EasyDesign is employed for design parameter sensitivity analysis.

본 연구는 한국형 유압드릴에 적합한 고출력 드리프터 개발을 위해 해석모델 개발 및 설계변수 민감도 분석을 목표로 한다. 이러한 연구는 설계변수 민감도 분석을 통하여 각각의 설계인자들이 타격성능에 미치는 영향을 파악함으로써 타격성능 및 안정성 향상을 위한 최적화 작업에 기틀을 마련하는 연구이다. 본 연구를 진행하는 순서는 다음과 같다. 먼저 드리프터의 동역학 해석모델을 개발하고 해석결과와 실험결과를 비교하여 해석모델의 신뢰성을 확보한다. 그 후 한국형 유압드릴에 적합하도록 드리프터를 재설계하며, 마지막으로 재설계된 드리프터의 설계변수 민감도 분석을 실시하여 타격성능에 미치는 영향을 파악하고 상위민감도를 가진 변수들을 추출한다. 드리프터의 해석모델은 다물리 해석 소프트웨어인 SimulationX를 사용하여 모델링 하였으며, 설계변수 민감도 분석은 EasyDesign을 사용하여 진행하였다.

Keywords

References

  1. Chiang, L.E. and D.A., Elias (2000) "Modeling impact in down-the-hole rock drilling", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(4), 599-613. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(99)00124-0
  2. Hustrulid, W.A. and C. Fairhurst (1971) "A theoretical and experimental study of the percussive drilling of rock part I-theory of percussive drilling", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 8(4), 311-333. https://doi.org/10.1016/0148-9062(71)90045-3
  3. Lee, D. H., D. K. Noh, S. S. Park, G. H. Geun, Y. K. Kang, J. S. Cho and J. S. Jang (2017) "Impact Performance Optimization of Auto-Sensing Breaker using Multi-objective Function", Journal of KSS, 26(4), 11-21. (이대희, 노대경, 박성수, 이근호, 강영기, 조재상, 장주섭 (2017) "다목적함수를 이용한 지능형 브레이커의 타격성능 최적화", 한국시뮬레이션학회, 26(4), 11-21).
  4. Noh, D. K., J. S. Jang, S. H. Park, J. S. Park, H. S. Kim and J. H. Seo (2014a) "Development drifter hydraulic system analysis model", Proceedings of the KSFC Spring Conference 2014, Korea, 119-123. (노대경, 장주섭, 박승현 박진선, 김흥섭, 서자호 (2014a) "드리프터 유압시스템 해석모델 개발", 유공압건설기계학회 춘계학술대회 논문집, 119-123).
  5. Noh, D. K., J. S. Jang, J. H. Seo, H. S. Kim and S. H. Park (2014b) "Development of Drifter's Hydraulic System Model and Its Validation", Journal of Drive and Control 11(3), 14-21. (노대경, 장주섭, 서자호, 김흥섭, 박승현 (2014b) "드리프터의 유압시스템 해석모델 개발 및 신뢰성 검토", 드라이브․컨트롤, 11(3), 14-21). https://doi.org/10.7839/ksfc.2014.11.3.014
  6. Noh, D. K., J. H. Seo, J. S. Park, J. Park and J. S. Jang (2014c) "Analysis of Drifter's Critical Performance Factors Using Its Hydraulic Analysis Model", Journal of KSS, 23(3), 33-40. (노대경, 서자호, 박진선, 박승현, 장주섭 (2014c) "드리프터 유압 해석모델을 활용한 성능격차 유발 인자 접근 사례", 한국시뮬레이션학회, 23(3), 33-40).
  7. Noh, D. K., M. B. Kim, Y. K. Kang and J. S. Jang (2015) "Impact performance optimization of drifter installed in hydraulic drill", Proceeding of the KSFC Spring Conference 2015, Seongnam, Korea, 95-99. (노대경, 김명보, 강영기, 장주섭 (2015) "유압드릴에 장착된 드리프터의 타격성능 최적화", 유공압건설기계학회 춘계학술대회 논문집, 95-99).
  8. Nordlund, E. (1989) "The effect of thrust on the performance of percussive rock drills", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 26(1), 51-59. https://doi.org/10.1016/0148-9062(89)90525-1
  9. Oh, J. Y., G. H. Lee and C. S. Song (2011) "A Study on the Analysis of Hydraulic Circuit of a Rockdrill Drifter", Proceeding of the KSFC Spring Conference 2011, Korea, 70-75. (오주영, 이근호, 송창섭 (2011) "천공용 드릴 드리프터 유압 회로 해석에 관한 연구", 유공압건설기계학회 춘계학술대회 논문집, 70-75).
  10. Oh, J. Y., J. Y. Park, J. W. Cho, H. S. Kang and G. H. Lee (2013) "Influence of Design Parameters on the Percussion Performance of a Hydraulic Percussion Drifter", Proceeding of the KSPE Spring Conference 2013, Jeju, Korea, 981-982. (오주영, 박진영, 조정우, 강학순, 이근호 (2013) "설계인자 변화에 대한 천공 드리프터의 타격 성능 분석", 한국정밀공학회 춘계학술대회 논문집, 981-982).
  11. Oh, J. Y., C. H. Song, D. J. Kim, J. G. Kim, J. Y. Park and J. W. Cho (2016) "Numerical investigation of performance of hydraulic percussion drifter", International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 17(7), 879-885. https://doi.org/10.1007/s12541-016-0107-8
  12. Sazidy, M., D. G. Rideout, S. D. Butt and F. Arvani (2010) "Modeling Percussive Drilling Performance using Simulated Visco-Elasto-Plastic Rock Medium", Proceeding of 44th U.S. Rock Mechanics Symposium and 5th U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium 2010, Salt Lake City, Utah, United States of America
  13. Noh, D. K (2017) "Development of Hydraulic Drifter using Multi-objective Optimization", Gachon University Graduate School Mechanical Engineering Department Doctorate Thesis (노대경 (2017) "다목적함수 최적화를 이용한 유압 드리프터 개발에 관한 연구", 가천대학교 일반대학원 기계공학과 박사학위논문)
  14. SOOSAN drifter catalog
  15. Atals Copco drifter catalog
  16. Roxar drifter catalog