• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.1178-1185
• /
• 2010

철도차량의 고속화가 가속화되면서 화물을 운송하던 컨테이너 차량이 차륜의 파손에 의하여 탈선하는 사고가 발생하여 많은 물적 피해가 발생하고 있으며, 이러한 철도차량의 사고는 많은 인명 피해와 물적 피해를 가져오는 대형 사고로 발전할 수 있다. 따라서 이에 대한 재발 방지를 위한 차륜의 파손 해석에 대한 연구가 필요한 실정이다. 철도차량의 차륜은 기계적 하중과 열하중를 동시에 받으며, 기계적 하중으로는 철도차량의 무게에 의한 수직하중과 곡선 구간을 운행할 때 차륜과 레일의 접촉부에 수평하중이 발생하며, 철도차량의 제동시 답면제동에 의한 반복적인 열하중을 받는다. 이러한 차륜에 발생하는 기계적 하중과 열하중은 차륜의 균열과 잔류응력 등을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 차량 주행 시의 브레이크 이력과 하중 조건을 고려한 열 구조 연성해석을 수행하여 차륜에 부하되는 최대응력을 추정하였으며, 이 값을 파괴역학 파라미터인 응력확대계수에 적용하여 차륜의 안전성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권5호
• /
• pp.651-657
• /
• 2010

180 bar 이상의 최대 폭발압과 높은 열부하를 가진 박용 디젤엔진의 분리형 피스톤은 크라운과 스커트를 각각 고강도 합금강과 연성주철을 사용한다. 피스톤의 피로설계를 위해서는 작용 하중, 표면조도 뿐만 아니라 온도영향에 의한 강도 저하를 고려해야 하며, 실린더 내부의 폭발력이 크라운을 거쳐 스커트에 전달되는 하중의 분율도 고려되어야 한다. 본 연구에서는 노치부의 피로강도 증분을 응력구배방법을 사용하여 고려하였으며, 열전달해석과 그에 따른 온도영향을 고려하였다. 하중 분율과 접촉압력은 공차해석을 통해 최적화하였으며, 프로타입 엔진에 대한 실차 시험을 통해 냉각 및 내구설계를 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.53-62
• /
• 1999

블럭식 보강토 옹벽이 매우 활발히 적용되고 있음에도 불구하고 아직까지 블럭식 보강토 옹벽을 구성하는 블럭 벽체, 보강재, 뒤채움흙, 블럭/뒤채움흙 접촉면 등의 구성요소가 옹벽의 거동에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 정확한 이해가 부족하며, 보다 안전하고 경제적인 설계를 위해서는 이에 대한 심도 있는 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 뒤채움흙의 전단특성 및 보강재의 강성이 블럭식 보강토 옹벽의 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 해석에서는 블럭식 보강토 옹벽의 각 구성요소 및 단계별 시공과정을 상세히 모델링하였으며, 해석결과를 토대로 뒤채움흙의 전단특성 및 보강재의 강성에 따른 벽체 변위 및 토압, 보강토체 저면 연직응력, 그리고 보강재 유발인장력 및 블럭/보강재 연결력 분포 경향을 고찰하고 현재 적용하고 있는 설계기준의 타당성을 검토하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권6호
• /
• pp.444-454
• /
• 2003

최근 TBM등의 기계식 터널 굴착에 널리 사용되는 커터 디스크 관입에 의한 암석 파쇄 기술은 커터디스크 관입에 따라 국부적으로 높은 응력이 발생하고 미소균열이 생성 및 전파되는 과정이며, 이러한 현상은 암석의 불균질성에 기인한다. 따라서 본 연구에서는 수치해석적으로 TBM에 의한 파괴 메카니즘을 규명하기 위하여. Weibull 분포함수를 이용하여 암석의 불균질 강도 물성을 고려하였으며, 파괴후 물성 저하를 고려하기 위하여 저감지수를 도입하였다. 본 연구결과로부터 단일 커터 디스크 관입시 측압이 매우 중요한 영향을 미치며, 측압이 작을수록 관입에 저항하는 강도는 약하여 커터 디스크와 접촉하는 면과 수직한 방향으로 파괴가 잘 발생하고 측압이 클수록 암석 표면을 따라 chipping 현상이 잘 나타났다. 또한 두 개의 커터 디스크가 작용하는 경우 파괴영역이 전파되고 상호 연합되어 최종적으로 파괴가 발생하는데, 커터 디스크 간격이 70 mm인 경우가 40 mm와 100 mm인 경우 비해 좋은 파쇄효율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 커터 디스크 관입에 의한 암석의 chipping 과정 및 메카니즘의 이해와 TBM 터널 설계를 위한 다양한 검토를 해석적 기법으로서 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권10호
• /
• pp.1255-1260
• /
• 2012

분말직송압연에 따른 티타늄 분말 집합체의 치밀화 거동을 연구하였다. 이와 관련하여 실험 시 나타나는 롤-밀림 현상을 분석하기 위한 이론적 모델을 개발하였으며, 이를 통해 보다 실질적인 유한요소 해석을 수행하였다. 개발된 롤-밀림 모델을 통해 공정변수에 따른 롤-밀림의 경향을 정량적으로 파악하였으며, 분말직송압연 공정의 유한요소 해석을 통해 판재의 위치 별 최종 상대 밀도를 비교적 정확히 예측할 수 있었다. 아울러 공정 시 분말집합체의 치밀화 현상을 이해하기 위해 분말-롤 간 접촉 압력 및 전단응력을 계산하였으며 이를 통해 분말의 물림현상이 나타나는 영역을 보다 명확히 확인할 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제32권5호
• /
• pp.279-283
• /
• 2019

구체 비행 시뮬레이터는 6자유도 운동과 무제한 회전 운동을 정밀하고 신속하게 제어하는 비행 훈련용 시뮬레이터이다. 이러한 시뮬레이터를 제작하기 위해서는 고강도 경량화 설계 및 검증이 필요하다. 본 연구에서는 유리섬유강화플라스틱과 폼코어로 구성된 샌드위치 복합재를 이용하여 높은 비강도와 비강성을 확보하고, 내부에 T형 스테인리스 스틸 프레임을 삽입하여 하중에 의한 구체 곡률 변형이 최소화되도록 시뮬레이터를 설계하였다. 그 결과 구체가 접촉하는 각 영역에 균일한 토크 전달이 가능해지고 제어 정확도를 높일 수 있다. 시뮬레이터의 구조 안정성 평가를 위해 유한요소해석을 수행하였으며 재료에 대한 기계적 물성은 ASTM 규격에 따라 측정되었다. 하중 조건은 중력가속도를 고려하고 실제 탑재될 장비와 사용자의 무게를 200 kg으로 가정하였다. 두 가지 상황을 모사하여 하중과 자중에 의해 시뮬레이터에 작용하는 응력과 변위를 해석하고 안전성을 검증하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제32권6호
• /
• pp.558-567
• /
• 2022

고준위방사성폐기물의 지중저장 안정성 평가의 일환으로 가열 중인 화강암의 온도변화와 열응력 발생 양상을 파악하기 위하여 가열실험을 실시하였다. 폐기물의 붕괴열 발생조건을 가정하고 정육면체 형태의 화강암 시편에 적용하여 온도와 변위의 분포를 측정하였다. 시편의 온도는 가열봉에서 발생하는 전도로 인하여 즉각적으로 상승하지만 동시에 외기에 노출되거나 하중재하장치에 접촉되어 있는 표면을 통하여 상당한 양의 열에너지가 소산되었다. 해당 실험에 대한 분석과 이해를 위해 실험조건을 삼차원 유한요소 수치해석으로 재구현하였다. 실험에서 관찰된 열-역학 연계 현상과 주변조건의 변화를 해석에 적용하고 이를 실내실험 결과와 비교하여 검증하였다. 이를 통해 가열실험에 영향을 주는 인자들을 분석하고 향후 관련 연구에서 고려되어야 할 부분을 요약하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권9호
• /
• pp.45-52
• /
• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제20권3호
• /
• pp.139-144
• /
• 2009

최근 스텐트 시술의 수학적인 분석은 스텐트의 위치와 기계적인 반응을 측정하는 여러 가지 툴이 개발됨에 따라 발전하고 있다. 그러나 기존의 연구의 경우, 전산모사 실험을 통해 여러 요소에 따른 변형 정도 및 응력 분포, 팽창력 등과 같은 성능평가에 대한 연구가 주류를 이루며 전산모사 실험을 통한 응력 분포 및 변형 정도에 대한 소프트웨어의 검증은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 만능재료 시험기를 이용한 실험을 통해 얻은 결과와 전산모사 실험 결과의 유의성 검증을 통해 해당 전산 모사용 소프트웨어를 통한 전산모사 실험 결과에 신뢰성을 부여하였다. 또한 이를 토대로 전산모사 실험을 통해 스텐트 피막 유무에 따른 스텐트의 응력분포를 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 전산모사 실험 데이터와 실제 인장 시험 데이터를 통한 유의성 검증을 하고자 하였다. 스텐트의 연결 부분에 대해 유한요소 해석법을 적용하여 전산모사 실험을 수행한 결과, 178.93 MPa의 최대응력으로 인장시험 결과인 184.23 MPa와 거의 유사한 값을 가졌으며, 이를 통해 인장시험 결과와 전산모사 결과가 유의성을 가짐을 검증할 수 있었다. 또한 피막 유무에 따른 스텐트의 전산모사 실험을 통해 피막에서는 접촉부, 나이티놀에서는 연결부에서 최대 응력이 발생함을 알 수 있었다. 그리고 피막이 있는 경우에는 피막의 장력으로 인해 연결부분에서 형상을 유지하고 있으나 피막이 없는 경우에는 이격 및 교차부에서 슬립이 발생함을 알 수 있었다. 이러한 결과들을 통해 스텐트 설계 초기에 있어 해당 전산모사용 소프트웨어를 통해 해석을 수행하여 그에 따른 해석 결과를 설계에 반영함으로써 설계 변경을 최소화할 수 있고, 이에 따라 양질의 설계 품질 확보가 가능할 것으로 사료된다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
• /
• 제14권2호
• /
• pp.23-29
• /
• 2017

In this study, a flexible multi-body dynamic simulation model of a knuckle boom crane is developed to evaluate the stress of spindle and rack gears under dynamic working conditions. It is difficult to predict potential critical damage to a knuckle boom crane if only the static condition is considered during the development process. To solve this issue, a severe working scenario (high speed with heavy load) was simulated as a boundary condition for testing the integrity of the dynamic simulation model. The crane gear model is defined as a flexible body so contact analysis was performed. The functional motion of a knuckle boom crane is generated by applying forces at each end of the rack gear, which was converted from hydraulic pressure measured for the experiment. The bending and contact stress of gears are theoretically calculated to validate the simulation model. In the simulation, the maximum stress of spindle and rack gears are observed when the crane abruptly stops. Peak impact force is produced at the contact interface between pinion and rack gears due to the inertia force of the boom. However, the maximum stress (bending/contact) of spindle and rack are under the yield stress, which is safe from damage. By using the developed simulation model, the experiment process is expected to be minimized.