• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.935-943
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• 2012

철도차량에서 있어서 충돌 시 철도차량의 전두부가 운전자 및 승객의 공간을 침투하는 위험성을 항상 내포하고 있다. 이러한 위험성을 줄이기 위해서, 철도차량의 충돌에 관한 연구들이 전세계적으로 활발히 진행 중에 있다. 2010 년에 미국연방법규인 CFR (Code of Federal Regulations)은 단부 구조물 (end frame)의 구성요소인 충돌 기둥 및 모서리 기둥에 대한 압괴조건을 추가하여 개정되었다. 본 연구에서는 충돌 기둥에 대해서 CFR 법규에 명시된 조건에 대해서 압괴해석 및 압괴시험을 수행하였고, 법규에서 근본적으로 고려한 충돌체와의 충돌해석을 수행하여 그 결과들을 비교하였다. 이를 통하여, 단부 구조물의 압괴특성과 충돌특성을 파악하고 해석의 신뢰성을 검토하여 다양한 단부 구조물의 개발에 있어서 압괴해석의 유용성을 확인하는데 그 목적이 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2703-2714
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• 2002

본 연구에서는 유한요소해석을 통해 점용접된 정사각 모자형 박판튜브의 적정 용접간격을 제시해보았다. 적정 용접간격은 에너지흡수 측면에 기준을 두었다. 이를 위해 먼저, 실제 압괴특성을 반영하는 유한요소 모델이 확립하였다. 실제 압괴 특성을 반영하는 유한요소 모델은 본 연구에서 수행된 실험결과에 기초하여 설정하였다. 이 과정에서 다음과 같은 결과들을 도출하였다. (1) 모자형 박판튜브의 압괴해석시 원활한 접힘을 유도하고 과도변형과 접촉에 의한 수치오류 및 비정상 압괴거동을 방지하기 위해 적정 요소크기와 해석시간에 대한 예비연구가 필요하다. (2) 다양한 용접간격의 유한요소모델들에 대한 압괴해석을 거쳐 주어진 폭에 대해 최대 에너지 흡수 용접간격 [식 (1)]을 제시하였다. 또한 최적용접 간격의 모자형 박판튜브는 후폭비 (t/w)가 커질수록 에너지흡수능력 이 증가한다. (3) 다양한 두께와 폭을 갖는 사각튜브에 대한 유한요소해석을 통해, 사각튜브 흡수에너지 예측에 있어 평균압괴하중 방법의 유효성을 검증하였다. 이를 토대로 후폭비항으로 표현되는 수정된 평균 압괴하중으로 최적용접간격을 갖는 모자형 박판튜브의 흡수에너지식 (5)를 제시하였다. 식 (5)의 적용시, 주어진 폭에 대해 (최적)용접간격을 유지함과 동시에 식 (6)의 한계후폭비를 만족해야 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권1호
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• pp.12-21
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• 1997

A model for analysis of the crushing mechanism of thin-walled rectangular tube is presented. The crushing modes of rectangular tubes may be characterized as either compact or noncompact and the model presented only considers compact modes. The unloading process in the crushing are categorized into three different stages where the distinction is based on the ratio of outward to inward fold length. Using the kinematic relations and the energy conservation principle, the instantaneous crush load is derived. An approximate equation that considers the rolling behavior is also given so that the crush load history may be established. The equation is experimentally proved.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.97-104
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• 1995

본 논문에서는 직각 상자형 기둥과 경사진 상자형 기둥이 축방향 압축 하중을 받을 경우에 대한 압괴강도 및 흡수에너지의 해석을 수행하였다. 경사진 상자형 기둥의 해석시 단계별로 세분된 등가의 직각 상자형 기둥으로 해석할 수 있는 식을 제안하였다. 재료의 항복응력, 최종 인장응력 및 이들의 평균응력들에 대한 각 구조물의 계산 결과와 기존의 실험 결과를 비교하여 그 결과들의 유효성을 제시하였다.

• 오토저널
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• 제18권4호
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• pp.1-17
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• 1996

자동차의 안전에 대한 연구는 객실의 변형제한과 승객의 감속도 축소를 위한 여러가지 구조부재의 에너지 흡수능력 및 흡수 메카니즘을 연구하는데 초점이 맞추어져 왔다. 그 이유는 충돌사고시에 인명을 보호하기 위해서는 차제변형에 의한 물리적 접촉의 회피 뿐 아니라 충돌에너지를 적절히 흡수조절하여 충돌력을 감소시키도록 구조부재를 설계함으로써 충돌안전성이 확보되기 때문이다. 충돌에너지 흡수 특성은 구조부재의 단면 형상과 재질에 따라 달라지며 압괴모드도 구분되어진다. 즉, 복합재료의 압축붕괴특성은 금속이나 플라스틱 재질과는 다르다. 일반적으로 복합재는 재질의 파손으로 에너지가 흡수되지만 금속재는 소성변형으로 에너지를 흡수한다. 이때의 붕괴양상은 작용하중에 따라 축방향 붕괴, 굽힘붕괴, 측면붕괴의 경우는 정규압괴모드(compact mode) 및 불규칙압괴모드(noncompact mode)로 나뉘고, 원통쉘의 경우는 축대칭모드 및 다이아몬드형 모드 등으로 나뉠수 있다. 원형 및 사각 튜브는 광범위한 형상비와 후폭비를 가지도록 제작할 수 있으며 산업전반에 걸쳐 널리 쓰이므로 충돌특성 연구의 대상으로 많은 연구들이 진행되어 왔다. 또한, 충돌특성의 해석을 위한 이론적 모델이 제시되었으며 계속적인 보완이 이루어져 오고 있다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.28-34
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• 2010

본 논문에서는 일방향 케블라/에폭시 튜브에 대한 현실적인 트리거 모델링을 개발하기 위해 수치해석 모델이 확립하고 시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 이를 위해, 4가지 트리거 모델을 제안하고 각각에 대해 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA을 이용하여 유한요소 해석을 통해 축방향 압괴특성을 규명하였다. 유한요소해석에서는 2D 쉘요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지 (SEA)도 5% 미만의 오차에서 잘 일치하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.271-277
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• 2010

본 논문에서는 에너지 흡수부재로 사용될 수 있는 단방향 케블라/에폭시 및 단방향 탄소-케블라/에폭시 튜브의 압괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 확립하고 이를 시험을 통해 검증하였다. 해석모델은 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA의 2D 쉘 요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴 시험 결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지(SEA)도 6% 미만의 오차에서 잘 일치하였다. 하지만, 탄소-케블라/에폭시 튜브는 시험과 약간의 차이를 보이고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.997-1002
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• 2012

수송기기의 연비향상과 에너지 절감을 위하여 자동차 업계를 비롯한 각종 산업 전반에 마그네슘 합금의 적용이 확대되고 있는 추세이다. 조밀육방 격자 구조(HCP)를 갖는 마그네슘 합금의 경우, 낮은 성형성과 강한 소성 비대칭성 및 소성 이방성으로 인하여 실제 부품의 적용에 많은 제약조건이 수반되고 있다. 본 논문에서는 CPB06 항복함수를 이용하여 AZ31의 인장-압축 비대칭성을 모델링하고 이를 이용하여 AZ31 튜브의 압괴해석을 수행하고자 하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.139-146
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• 2010

본 연구에서는 복잡한 3차원 유한요소모델 충돌거동과 등가인 1차원 동역학 모델링 방법을 개발하기 위하여 새로운 1-D 모델링 방법을 제안하였다. 충돌 거동을 잘 일치시키기 위해서는 충돌 시너지를 주로 흡수하는 압괴 구간의 특성을 정확하게 모델링하는 것이 중요하다. KHST 편성차량을 대상으로 3차원 유한요소 모델의 차체단면에 설정한 단면 옵션으로 충돌해석 시 차체 단면에 작용하는 충격하중과 변형을 추출하여 새로운 1차원 충돌동역학 모델의 스프링요소 특성으로 모델링하고, 국내철도차량 안전기준의 열차 대 열차 충돌사고 각본으로 수치해석을 수행하였다. 두 모델의 에너지 흡수량, 충돌 가속도, 충격하중-변형 등을 비교한 결과가 잘 일치하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.92-102
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• 1992

선박의 충돌사고시 선수구조의 충격에너지 흡수능력의 추정은 피충돌선박 또는 해양구조물의 충돌에 대응하는 구조설계에 중요하게 이용될 수 있다. 본 연구에서는 복잡한 선수구조의 충돌에 대한 파손량의 추정을 위하여 선수구조를 에너지흡수 단위구조인 기본 요소들로 구분하고 각각의 요소에 대한 압괴강도를 추정할 수 있는 이론식을 제안하였고, 이를 실험 결과들과 비교하여 유용성을 검증하였다. 또한, 이 단위 구조요소들의 에너지흡수 추정식을 조합하여 선수구조와 같이 복잡한 구조에 적용할 수 있는 간이한 식을 유도하였다. 한편, 이러한 과정을 복잡한 구조의 파손해석을 수행할 수 있는 컴퓨터 코드를 개발하였고, 이를 선수구조 모델의 압괴실험 결과에 적용하여 만족할 만한 결과를 얻었다.