• 제목/요약/키워드: 복합재차체구조물

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충돌 하중을 고려한 친환경 자연섬유 복합재 적용 자동차 차체 패널의 구조 설계 연구 (A Study on Structural Design of Natural Fiber Composites Automobile Body Panel Considering Impact Load)

  • 박길수;공창덕;박현범
    • Composites Research
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    • 제28권5호
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    • pp.291-296
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    • 2015
  • 본 연구에서는 자동차 구조물의 경량화를 위해 자연섬유 복합재료를 적용하여 차량용 패널의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 구조 설계를 위해 Flax/vinyl ester 복합재료를 적용하였다. 섬유 복합재 패널의 제조공법은 VARTML(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding-Light) 제조공법이 적용되었다. 구조 설계 후 충돌에 의한 구조물의 안전성을 분석하기 위해 충돌 실험을 수행하였다. 충돌 실험은 유럽 보행자 보호 기준에 맞게 수행하였으며 해석 결과를 검증하기 위하여 시편을 제작해 충격 실험을 수행하였다. 또한 충격 손상 후 구조물의 잔류강도를 측정하기 위해 손상을 가한 시편의 압축강도 실험을 수행하였다.

틸팅열차의 샌드위치 복합재 차체 구조물에 대한 충돌안전도 평가 및 향상방안 연구 (A Study on the Crashworthiness Evaluation and Performance Improvement of Tilting Train Carbody Structure made of Sandwich Composites)

  • 장형진;신광복;한성호
    • Composites Research
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    • 제24권5호
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    • pp.9-16
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    • 2011
  • 본 논문은 샌드위치 복합재 틸팅열차의 충돌안전도 평가 및 성능 향상방안에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 유리섬유 및 카본/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져있다. 충돌해석은 외연유한 요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 이때, 유한요소모델링과 충돌해석 계산시간의 절약을 위하여 3차원 유한요소모델과 1차원 등가 모델을 적용하였다. 틸팅열차의 충돌 조건은 철도안전법에 명시하고 있는 4가지 충돌사고 시나리오를 고려하여 해석을 수행하였다. 충돌해석 결과 시나리오-2를 제외한 나머지 충돌 시나리오에서 성능 요구조건을 만족하였다. 충돌 시나리오-2의 충돌안전도 요구조건을 충족하기 위하여 전두부의 적층복합재 커버와 금속프레임의 강성 향상방안을 제안하였으며, 결과적으로 충돌 시나리오-2의 요구조건을 만족하였다.

경량 복합재 차체 구조의 역설계를 통한 복합재료 라미나 물성 산출 기법 연구 (A Study on Calculation of Composites Lamina Material Properties through Reverse Engineering of Light Weight Composite Car-body)

  • 문진범;김지훈;장홍규;박지상
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제25권1호
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    • pp.1-10
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    • 2017
  • In reverse engineering, one of the main tasks is reconstructing the mechanical properties of used materials. For an isotropic material, it could be defined by a single tensile test using a coupon extracted from the structure. In contrast, CFRP composites require many tests and complex procedures to define all the material properties because CFRP is an orthotropic material and a stacked laminate. In this paper, the procedure to reconstruct composite material properties is studied by using the classical lamination theory and the test data of three different laminates from a composite structure. A sample reconstruction of composite material properties using a composite car body is introduced to verify the method.

바이모달 트램 적용 하니컴 샌드위치 복합재 패널의 저속 충격 해석 (Simulation of Low Velocity Impact of Honeycomb Sandwich Composite Panels for the BIMODAL Tram Application)

  • 이재열;정종철;신광복
    • Composites Research
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    • 제20권4호
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    • pp.42-50
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    • 2007
  • 본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

복합재 틸팅열차 차체 구조물의 구조강도 평가 (Evaluation of structural strength for Composite Carbody of Tilting Train)

  • 정종철;이상진;조세현;김정식;김천곤
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.199-202
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    • 2005
  • This study has performed the static loading tests for the composite train body of Korean tilting train. The structural tests based on the JIS E7105 standard were carried out in the test facility designed for the train carbody. The vertical, compressive and torsional loads were imposed on the underframe and the end structure of the carbody. the structural behavior of the carbody under the 3-point supporting and the natural frequency were evaluated as well. In addition, the test results were compared with the numerical one. From the tests. the structural strength of the hybrid composite carbody was assessed.

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복합재 틸팅열차 차체 구조물의 응력 및 모드 해석 (Structural and Modal Analysis of the Composite Carbody of Tilting Train)

  • 김수현;강상국;이상의;김천곤;한성호;조현주
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.220-223
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    • 2004
  • The weight reduction of carbody structures is of great concern in developing high speed tilting train for the normal operation of tilting system. The use of composite materials for the carbody structures has many advantages due to their excellent material properties. In this paper, finite element analysis was conducted to analysis and design the composite structure of Tilting Train eXpress(TTX). According to JIS E 7105, static load tests were performed and the structural safety of the composite carbody structure was verified by conducting finite element analysis of the model to which reinforcing frame are added in the composite carbody structure. In addition, modal analysis was conducted to estimate the natural frequency of a train.

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서브모델링기법으로 이용한 복합재 차체 구조물의 상세해석 (Analysis of the Composite Carbody Structures Using Submodeling Approach)

  • 김수현;김천곤;김정석;정종철;조세현
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.243-246
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    • 2005
  • The weight reduction of carbody stl1lctures is of great concern in developing high speed tilting train for the normal operation of tilting system. The use of composite materials for the carbody structures has many advantages due to their excellent material propel1ies. In this paper, finite element analysis was conducted to verify the safety of the composite structures of Tilting Train eXpress(TTX). A train prototype with carbon/epoxy composite carbody was manufactured to perform static loading tests according to JIS E 7105. The loading tests were simulated by FE analysis to compare with the test results. To obtain more accurate and detailed result of stress distribution in local region of carbody, the submodeling approach was used. The submodeling analysis results showed the high levels of stress concentration occured on window frame part of TTX as the loading test results did.

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복합재 틸팅열차 차체 구조물의 해석 및 설계 (Analysis and Design of the Composite Carbody of Tilting Train)

  • 김수현;강상국;이상의;김천곤;이상진
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.47-50
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    • 2004
  • Weight reduction of the carbody is of great concern in developing high speed tilting train. Currently the composite materials are widely applied to the carbody structure due to their excellent material properties such as high specific strength and stiffness characteristics. In this paper, finite element analysis was conducted to design sandwich structures of composite carbody of the Korean Tilting Train eXpress(TTX). Several load tests on the carbody according to JIS E 7105, such as static vertical, compressive and torsional load tests was performed by finite element analysis, and the structural safety of composite carbody structure was verified.

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샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재를 적용한 하이브리드 경량 차체 구조물의 모듈화 설계 연구 (A Study on the Modular Design of Hybrid Lightweight Carbody Structures Made of Sandwich Composites and Aluminum Extrusion)

  • 장형진;신광복;한성호
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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    • pp.2644-2649
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    • 2011
  • The purpose of this study is to propose the modular design of hybrid lightweight carbody structures made of sandwich composites and aluminum extrusion. The sandwich composites were used for secondary structures to minimize the weight of carbody, and the aluminum extrusions were applied to primary structures to improve the stiffness of carbody and manufacturability. Key requirements were defined for the modular design of hybrid carbody, and the applied parts of sandwich composites were determined through the topology optimization analysis. Consequently, feasibility of enhancing mass saving and maintainability in modular hybrid carbody design were presented, comparing with the carbody structures made of aluminum extrusion or sandwich composites only.

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