• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권5호
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• pp.702-710
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• 1999

U-shaped bellows are usually used to piping system pressure sensor and controller for refriger-ator. Bellows subjected to internal pressure are designed for the purpose of absorbing deformation. Internal pressure on the convolution sidewall and end collar will be applied to an axial load tend-ing to push the collar away from the convolutions. To find out deformation behavior of bellow sub-jected to internal pressure the axisymmetric shell theory using the finite element method is adopted in this paper. U-shaped bellows can be idealized by series of conical frustum-shaped ele-ments because it is axisymmetric shell structure. The displacements of nodal points due to small increment of force are calculated by the finite element method and the calculated nodal displace-ments are added to r-z cylindrical coordinates of nodal points. The new stiffness matrix of the sys-tem using the new coordinates of nodal points is adopted to calculate the another increments of nodal displacement that is the step by step method is used in this paper. The force required to deflect bellows axially is a function of the dimensions of the bellows and the materials from which they are made. Spring constant is analyzed according to the changing geometric factors of U-shaped bellows. The FEM results were agreed with experiment. Using developed FORTRAN PROGRAM the internal pressure vs. deflection characteristics of a particu-lar bellows can be predicted by input of a few factors.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.98-103
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• 2006

The hunting is the natural characteristics of the railway wheelset which is originated from the contact between the conical type wheel profile and rail. The critical speed of rolling-stock is called when the hunting is occurred, and it is closely connected with vehicle stability. The parameters which influence the hunting motion are like wheel profile, primary spring property and wheelset dimension, etc. The studies for these parameters are reported diversely. In this study, we aim to analyze the influence of parameters on hunting with the change of wheel profile produced by wheel wear and material property produce by aging of primary spring. For this, we made a dynamic model for wheelset and vehicle. Using these models, we analyzed the critical speed with the variations of the parameters like as wheel profile and primary spring property and we show the results.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.507-512
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• 2001

As needs for substitution of excessive road-oriented transport by the railroad increase, we proposed the guideline for development of the high speed freight car up to 150km/h through analyzing the critical speed of welded-type freight car employed and investigating the improvement in its maintenance. This study, the proper design parameters of conical rubber spring was determined to meet the vibration performance.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권6호
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• pp.771-791
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• 2018

This paper deals with the low velocity impact response and dynamic stresses of composite sandwich truncated conical shells (STCS) with compressible or incompressible core. Impacts are assumed to occur normally over the top face-sheet and the interaction between the impactor and the structure is simulated using a new equivalent three-degree-of-freedom (TDOF) spring-mass-damper (SMD) model. The displacement fields of core and face sheets are considered by higher order and first order shear deformation theory (FSDT), respectively. Considering continuity boundary conditions between the layers, the motion equations are derived based on Hamilton's principal incorporating the curvature, in-plane stress of the core and the structural damping effects based on Kelvin-Voigt model. In order to obtain the contact force, the displacement histories and the dynamic stresses, the differential quadrature method (DQM) is used. The effects of different parameters such as number of the layers of the face sheets, boundary conditions, semi vertex angle of the cone, impact velocity of impactor, trapezoidal shape and in-plane stresses of the core are examined on the low velocity impact response of STCS. Comparison of the present results with those reported by other researchers, confirms the accuracy of the present method. Numerical results show that increasing the impact velocity of the impactor yields to increases in the maximum contact force and deflection, while the contact duration is decreased. In addition, the normal stresses induced in top layer are higher than bottom layer since the top layer is subjected to impact load. Furthermore, with considering structural damping, the contact force and dynamic deflection decrees.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.504-513
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• 1999

Usually bellows are designed for the purpose of absorbing axial movement. To find out axial stiffness of bellows the axisymmetric shell theory using the finite element method is adopted in this paper. Bellows can be idealised by series of conical frustum-shaped elements because it is axisymmetric shell structure. The force required to deflect bellows axilly is a function of the dimensions of the bellows and the materials from which they are made. The displancements of nodal points due to small increment of force are calculated by the finite element method and the calculated nodal displacements are added to r-z cylinderical coordinates of nodal points. The new stiffness matrix of the system using the new coordinates of nodal points is adopted to calculate the another increments of nodal dis-placements that is the step by method is used in this paper. spring constant is analyzed according to the changing geometric factors of u-shaped bellows. The FEM results were agreed with experiment. Using developed FORTRAN PROGRAM spring constant can be predicted by input of a few factors.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.617-623
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• 2020

다수의 승객을 운송하는 도시철도 전동차는 도시 철도교통시스템의 핵심이다. 따라서 차량의 동적성능이 확보가 차량 안전 확보 및 승객서비스 차원에서 선행되어야 한다. 철도차량의 진동, 승차감과 같은 동적거동은 현가시스템 구조 및 현가요소에 따라 크게 영향을 받는다. 철도차량의 현가시스템은 윤축과 대차간 1차현가시스템, 대차와 차체간 2차현가시스템으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 국내에서 운용되고 있는 전동차 현가구조에 따른 전동차의 동적거동에 대하여 분석하고자 한다. 현가구조가 상이한 2종류의 전동차에 대하여 실제 선로에서 동일 주행조건으로 주행시험을 수행하였으며 차량의 진동을 계측하였고 진동과 승차감, 진동감쇠율과 같은 동적거동 특성을 분석하였다. 시험결과, 차체 진동성능은 좌우방향은 B대차가, 상하방향은 A대차가 상대적으로 우수하게 나타났다. 승차감은 전반적으로 A대차가 B대차에 비하여 우수하게 나타났다. 진동감쇠율을 보면, 1차현가시스템은 고무스프링이 적용된 A대차에 비하여 코일스프링이 적용된 B대차의 진동감쇠 성능이 우수하며 2차현가시스템은 코일스프링에 비하여 공기스프링이 적용된 A대차의 진동감쇠 성능이 우수하다. 본 논문의 결과는 향후 철도차량 신차 설계 과정에서 현가구조 설계 및 현가요소 선정 시, 유용한 자료로 활용될 것이라 기대된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.311-319
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• 2017

철도차량의 1차 현가장치는 윤축과 대차를 구속하는 장치로써 각 방향의 강성에 따라 차량의 동특성에 큰 영향을 미치며, 동특성을 향상시키기 위해서는 각 방향 강성을 다르게 요구하는데 일반적인 현가장치의 형상으로는 각 방향의 강성을 다르게 설계하기란 어렵다. 따라서 본 논문에서는 코니칼 러버 스프링(Conical rubber spring)을 이용하여 각 방향의 강성을 다르게 설계할 수 있도록 최적화 기법을 적용하여 목표값과 해석값의 RMS(Root Mean Square) 값을 이용하여 최적화를 수행하고 최적형상을 토대로 모델의 취약부의 형상을 보완하여 최종 모델을 제안한다. 실제 모델을 개발하여 정하중 시험을 통해 목표 강성값과 약 7.7%의 편차평균을 나타내 최적화 모델의 신뢰성을 입증하였다. 또한 최종 강성값을 다물체 동역학 모델에 적용하여 안정성과 곡선 주행성능 해석을 수행하였으며 적용모델의 임계속도는 대상 모델의 주행 최고속도인 110km/h 보다 높은 190km/h이며 차륜의 마모지수는 기존대비 34% 감소하여 조향 성능이 향상되었음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.181-186
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• 2017

점진 판재 성형은 금형을 제작하지 않고 판재를 가공하는 방법으로써 빠른 시제품 제작과 소량 생산에 적합한 성형법이다. 이러한 점진 판재 성형의 공정 변수로 공구 직경, 매 스탭당 z-방향 깊이, 공구 이송속도, 공구 회전 속도 등은 성형품의 품질에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 Al5052-O(0.8mm) 판재를 사용하여 Varying Wall Angle Conical Frustum 모델의 점진성형을 실시하였으며, 각각의 변수들의 조합에서 성형성을 판단하였다. 다구찌 기법을 사용하여 점진성형 변수들의 조합을 찾아내고, 그레이 관계형 최적화를 통하여 최적 성형 변수 값의 조합을 찾아 내였다. 최종 성형물의 품질은 성형성, 스프링 백, 두께 감소량을 측정하여 판단하였다. 본 연구의 실험 조건에서의 최적의 변수 조합은 공구직경 6 mm, 회전속도 60rpm, 매 스탭당 z-방향 깊이 0.3 mm, 이송속도 500 mm/min으로 판단되었다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.170-176
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• 2008

고체모터 추력제어를 위한 플렉시블 셀 개념 설계를 수행하였다. 개념 설계를 통해 플렉시블 씰의 구동 점 위치, 플렉시블 씰의 형상, 고무 및 보강재 소재를 결정하였으며, 연소가스로부터 플렉시블 씰을 보호하기 위한 적절한 열 차폐 시스템을 선정하였다. 플렉시블 씰의 회전 중심은 노즐 후방에 위치하며, 단면 형상은 원뿔형 으로 설계하였다. 노즐의 구동 토크를 만족하기 위해 고무의 전단 계수는 약 0.6MPa 이하가 되도록 개발 하였으며, 전단 응력은 2.5MPa 이상이다.

• 열처리공학회지
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• 제21권2호
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• pp.87-93
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• 2008

A variety of minor alloying elements such as Zr, Sr, Y, and Gd were added to Mg-3%Zn-0.5%Sn base alloy to form various fine precipitates and their effects on the microstructure, tensile properties, and sheet metal formability were investigated. Various very fine precipitates along with fine second phases were observed by the additions. It was found that Zr or Gd additive has a role to suppress the grain coarsening of alloy sheets during the hot working process. The Zr-added alloy showed the highest tensile elongation at $250^{\circ}C$ whereas the Gd-added alloy exhibited the best sheet metal forming characteristics in terms of CCV (conical cup value) and spring-back tendency.