• Design & Manufacturing
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• 제14권1호
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• pp.42-48
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• 2020

Titanium alloy has been in the spotlight as a core material in high-tech industries that require high strength and light weight because it has excellent strength and corrosion resistance and strength is higher than that of steel. Therefore, in various industries, existing steel products are intended to be replaced with titanium alloys. Titanium alloys can cause cutting tool breakage during cutting, and heat generated during cutting does not dissipate, accumulates in tools and workpieces, resulting in large wear and tear on thin workpieces. In addition, since titanium alloy is a metal with high chemical activity, the wear of the tool becomes more severe when the cutting speed is high, so machining of titanium bolt through cutting is very disadvantageous in terms of productivity. Therefore, the production of bolts using titanium alloys is being produced through a forging process to improve productivity and product quality. In this paper, hot forging molding analysis was performed on bolts used for fastening automobile parts using Ti-6Al-4V alloy, which is the most commonly used titanium alloy.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.35-42
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• 2019

현재 자동차 산업과 함께 발전하고 있는 전자제품을 포함하는 전반적인 제조업 분야에서 초정밀 제어를 요하는 너트 체결기가 요구되고 있고 너트 체결시의 중요한 성능 요소는 체결력 부족에 의한 풀림과 과도한 체결에 의한 파손 및 강한 진동이나 외부 충격에 강건한 체결력 유지 등 조립 품질의 유지와 향상 및 제품 수명 보장을 위해 정확한 조임 토크, 각도 등이 요구된다. 현재 너트런너라는 제품명으로 판매되는 너트 체결기는 고토크 및 정밀토크제어, 정밀 각도제어 그리고 생산량 증대를 위한 고속운전 등의 특성들이 필요하며 고출력이 가능한 BLDC모터 및 너트체결기 전용의 정교한 토크제어에 필요한 고정밀 토크제어드라이버와 고속, 저속, 고응답의 정밀 속도 제어시스템의 개발이 요청되고 있으나 현재 고객이 요구하는 고정밀, 고토크 및 고속 작업특성을 만족시키지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 정확한 체결 토크 및 고속 회전에서도 저진동 및 저소음을 구현할 수 있는 d축, q축의 좌표변환에 의한 벡터제어와 토크제어기반의 BLDC모터 가변속 제어와 너트런너의 제어 기술을 제안하고 여러 실험을 통해 성능 결과를 분석하여 제안한 제어가 너트런너 성능을 만족하는지를 확인 하였다. 또한 일단 운전 체결 방식(One Stage 운전 체결 방식)으로 패턴을 프로그램하여 10,000[rpm] 고속 운전 후 목표 토크로 정확히 체결됨을 확인하였으며 토크 리플에 의한 가체결 토크 검출의 문제점도 외란관측기을 사용하여 해결하였고 실험을 통해 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권6호
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• pp.504-511
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• 2008

This paper proposes an ultrasonic measurement method for measurement of linear interfacial stiffness of contacting surface between two steel plates subjected to nominal compression pressures. Interfacial stiffness was evaluated by using shear waves reflected at contact interface of two identical solid plates. Three consecutive reflection waves from solid-solid surface are captured by pulse-echo method to evaluate the state of contact interface. A non-dimensional parameter defined as the ratio of their peak-to-peak amplitudes are formulated and used to calculate the quantitative stiffness of interface. Mathematical model for 1-D wave propagation across interfaces is developed to formulate the reflection and transmission waves across the interface and to determine the interfacial stiffness. Two identical plates are fabricated and assembled to form contacting surface and to measure interfacial stiffness at different states of contact pressure by means of bolt fastening. It is found from experiment that the amplitude of interfacial stiffness is dependent on the pressure and successfully determined by employing pulse-echo ultrasonic method without measuring through-transmission waves.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권3호
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• pp.313-318
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• 2012

Application of composite structures on naval ships strongly depends on the mechanical strength and collapse behavior of the T-joints of the whole structure. Because of the weight advantages over single skin composite and bolt fastening joining, three types of T-joints using both honeycomb sandwich composite and adhesive bonding were suggested to determine the effect of T-joint configuration. It was found that joining with a urethane foam block and overlaminates using the secondary co-bonding technique improves T-joint strength.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1099-1108
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• 2017

동일한 시험조건에서 반복시험으로부터 얻어진 실험 데이터는 이론적으로 동일한 값을 가져야 한다. 그러나 실제 데이터 결과는 다양한 환경 요소들에 의해 발생하는 오차와 불확실성을 가지게 되어 시험 값이 변동량을 가진다. 이는 정확한 실험 데이터를 얻는데 제한사항이 된다. 본 연구에서는 확률통계 방법을 이용하여 불확실성을 가진 입력변수의 유효범위를 결정하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 실제 현장에서 사용되는 볼트 체결 마찰계수 데이터를 이용하여 제안된 알고리즘을 적용하여 불확실성을 내재한 입력변수의 유효범위를 산출하고 이에 대한 신뢰성 평가를 하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.34-40
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• 2015

A stack in the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) consists of bipolar plates, a membrane electrode assembly, a gas diffusion layer, a collector and end plates. High current density is usually obtainable partially from uniform temperature distribution in the fuel cell. A size optimization method considering the thermal expansion effect of stacked plates was developed on the basis of finite element analyses. The thermal stresses in end, bipolar, and cooling plates were calculated based on temperature distribution obtained from thermal analyses. Finally, the optimization method was applied and optimum thicknesses of the three plates were calculated considering both fastening bolt tension and thermal expansion of each unit cell (72 cells, 5kW). The optimum design considering both thermal and mechanical loads increases the thickness of an end plate by 0.64-0.83% the case considering only mechanical load. The effect can be enlarged if the number of stack increases as in an automotive application to 200-300 stacks.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.134-141
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• 2019

본 논문은 회전익 항공기의 수평 안정판의 설계 개선에 관한 연구이다. 회전익 항공기의 수평 안정판은 항공기의 피치, 요 등의 거동을 안정화시키는 역할을 수행한다. 이러한 역할로 인해 수평 안정판은 회전익 항공기의 비행 안전에 영향을 미치는 주요 구성 요소(비행안전품목)로 관리되고 있다. 그러나 국내 회전익 항공기 운용 중, 수평 안정판의 내부 구조에 균열이 발견되어 설계 개선의 필요성이 제기되었다. 본 논문에서는 파면 분석과 구조 해석을 통해 수평 안정판 내부 구조 균열의 근본 원인을 2가지로 분석하였다. 첫 번째는 볼트 체결 시 부가되는 체결 토크이며, 두 번째는 항공기 기동에 따른 Lead-lag 거동이다. 이 2가지 원인을 개선하기 위하여 본 연구가 수행되었으며 그 결과 볼트 체결 방법, 볼트 체결 플랜지 구조 및 두께를 변경하고 복합재 링을 추가로 적용하였다. 설계 개선의 검증을 위해 구조 해석이 수행되었으며 구조강도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 또한 내부 구조물 (Rib 1)의 피로해석을 수행하여 요구 사항이 충족되었음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.108-114
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• 2002

본 연구에서는 KSR-Ⅲ 로켓의 날개-동체 조인트에 대한 비선형 유한요소해석을 수행하므로 적절한 설계 개선을 제시하였으며, 최종 설계의 검증을 위해 수행된 구조 시험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 평가하였다. 날개-동체 조인트는 동체 프레임 상에 존재하는 체결 홈에 날개의 체결부가 끼워짐으로 연결되는 방식으로 설계되었다. 이 방식은 연결 구조물간의 하중 전달을 주로 구조물간의 접촉면을 통해 이루어지게 하며, 체결 볼트를 통해서는 구조물을 고정하되 전달 하중은 최소화하기 위한 것이다. 조인트 구조의 정확한 해석을 위해 연결 구조물간의 접촉 및 체결 볼트를 통한 하중 전달을 묘사할 수 있는 세심한 구조 모델링을 적용하였다. 해석 결과에 의해 제시된 설계 개선은 구조시험을 통해 안전성이 검증되었으며, 해석 및 시험 결과가 잘 일치하였다.

• Design & Manufacturing
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• 제12권3호
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• pp.25-30
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• 2018

Recently The automotive industry is trying to increase the energy efficiency by reducing the weight of the car body and engine components as a way to achieve high energy efficiency. In particular, the reduction of the weight of the vehicle through the weight reduction of the vehicle body has the advantage that the fuel consumption and the output can be improved. But at the same time, there is the disadvantage that the strength becomes weak due to the reduction of the material thickness. Therefore, in order to overcome these disadvantages, materials with high strength according to the unit thickness have been actively developed, and researches for applying them have also been increasing. In this study, we will investigate the application of cold rolled steel sheet, which is a lightweight material, to a horn bracket that secures a installed in an automobile engine room. The horn bracket secures the horn on the car engine and is bolted to the outer wall of the engine. The momentum is acted on the bracket due to the distance between the bolt fastening part and the car horn installed on the bracket end side. Therefore, the body part of the bracket is more likely to be destroyed by the influence of the continuous stress. In this paper, design optimization for weight reduction and strength enhancement was performed to solve this problem, and possibility of applying the rolled steel sheet material as lightweight material by tensile test and fabrication was confirmed.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권2_2호
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• pp.341-347
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• 2023

The subway is one of the most common and important means of transportation in modern society. In order to use the subway safely, tracks are necessary, but trains are prone to derailment and collisions. In order for the train to run safely on the track, the fishplate that connects the line connection is used. The damaged railway was a fishplate for connecting subway lines used for 11 years, and damage analysis and countermeasures were presented. Beach marks were observed on both fracture surfaces, and striations appeared at the range of crack propagation. The damaged part is Cr carbide, which has a higher hardness than the base metal, and is judged to be embrittled and destroyed by fatigue. The SM50C fishplate was subjected to a cyclic stress of about 59% of the upper limit of tensile-compression fatigue limit, but inclusions were the cause of failure. In order to prevent fatigue failure of the SM50C steel fishplate, the occurrence of inclusions should be minimized and processed to have a homogeneous structure when manufacturing the fishplate. In addition, compressive residual stress is given through surface modification such as peening to control crack generation. It is necessary to minimize the change in shape that can become a stress concentration part along with accurate fastening of the bolt, and to design the stress distribution to be as uniform as possible.