항공기 사고 시 항공기 구조물의 충돌에너지 흡수 특성은 탑승자 생존성 향상을 위해 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 항공기의 비상착륙 시 충돌에너지는 착륙장치, 동체 하부 구조물(Subfloor), 좌석을 통해 탑승자에게 흡수/전달되며, 이 세 가지 구성품은 항공기 내추락성에 매우 중요한 구성품이다. 이 구성품들 중 동체 하부 구조물의 충돌 에너지 흡수 특성은 항공기 형식, 구조물의 형태 및 적용된 재료에 따라 결정된다. 따라서 항공기 동체 하부 구조물의 내추락 특성에 관한 연구는 항공기 안전성 향상을 위해 매우 중요한 분야이다. 본 연구에서는 상대적으로 내추락 특성이 취약한 80~90 인승급 리저널항공기 Narrow Body 동체의 내추락 유한요소 모델 구성과 외연적 유한요소해석을 통한 내추락 해석이 수행되었다. 동체 구조의 충돌에너지 흡수 및 좌석 장착점의 가속도 응답 등의 해석 결과 분석을 통해, 내추락 특성 및 성능 평가 과정을 수행하였다.
This study is focused on the development of a child human model, which is composed of skin, skeleton, joints and muscle, etc. The dimension of child outer skin is referred to anthropometric data from KRISS (Korea Research Institute of Standards and Science). The positions of joint and mass properties of body segments are calculated from ATB(Articulated Total Body) program, GEBOD. The properties of bones and muscles are obtained by the way of scaling from adult human model. To verify the developed human model, ROM simulation and sled test is conducted. Developed human model can be effectively applied to the evaluation of human injury in crash situation and development of child restraint system. The explicit finite element program $PAM-CRASH^TM$ was used to simulate six-year old child human model.
An intensive study was conducted for the crash worthy structural design of the recently developed Korean High Speed Train (KHST). Two main design concepts were set up to protect both crews and passengers from serious injury in heavy collision accidents, and to reduce damage to the train itself in light collision accidents. A collision against a movable 15-ton rigid obstacle at 110 kph was selected from train accident investigations as the accident scenario for the heavy collisions. A train-to-train collision at the relative velocity of 16 kph was used for the light collision. The crashworthiness behaviors of KHST were numerically evaluated using FEM. Analysis results using 1-D collision dynamics model of the full rake consist and 3-D shell element model of the front end structure showed good crashworthy responses in a viewpoint of structural design. Occupant analyses and sled tests demonstrated that KHST performed well enough to protect occupants under the considered accident scenarios. Finally our numerical approaches were evaluated by a real scale collision test.
The purpose of this study is to suggest the effective analytical procedure using finite element model for the crashworthiness of motorized trailer of high speed train. The static crush of rectangular section frame is analyzed by experiment and numerical simulation. The equivalent thickness distribution of the aluminum frame ensuring the same energy absorption as the steel frame is obtained. In the analysis of end-on collision of TGV-K, deformed pattern and section forces are obtained, and the effect of crushable zone are examined. The numerical results are applied to the design of motorized trailer of Korean high speed train.
In this study, the crashworthiness of KHST has been evaluated by analysing a nonlinear spring/bar-damper-mass model of 1-dimensional collision dynamics. The numerical results show that KHST can easily absorb kinetic energy at lower impact force and acceleration in heavy collisions, when compared with KTX. Also, in a Light collision like a traint-to-train accident at lower speed under 8 kph, the carbody and components of KHST can be protected without any damage except the energy absorbing tube to be replaced easily. However, KTX may be much damaged in the light collision because there is no energy absorbing tube. In conclusion, the crashworthy performance of KHST has been much improved than that of KTX, although there are something to be improved for a better crashworthy performance
Crashworthiness design is of special interest in automotive industry and in the transportation safety field to ensure the vehicle structural integrity and more importantly the occupant safety in the event of the crash. Front side assembly is one of the most important energy absorbing components in relating to the crashworthiness design of vehicle. The structure and shape of the front side assemblies are different depending on automakers. Thus, it is not easy to grab an insight on designer's intention when you glance at a new front side member without experiences. In this paper, we have performed the explicit nonlinear dynamic finite element analysis on the front side assembly of a passenger car to identify the mechanical roles of each part of the assembly and to enhance the absorbing energy from the viewpoint of reverse engineering.
본 고에서는 정면충돌.측면충돌 등과 같은 각종 충돌상황시의 승객보호기준과 모델링 및 해석결과 등을 승객거동해석결과와 차체충돌해석결과를 연계하여 이를 초기설계에 이용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 차체충돌해석 소프트웨어 개발에 관해서는 계속되는 글에서 설명될 것이다.
도로변에 설치된 중대형 지주구조물은 적절히 방호되지 않고 차량에 노출된 경우 충돌 시 심각한 차량 파손과 탑승자 상해로 이어진다. 북미지역이나 유럽은 차량에 노출된 지주에 대한 충돌피해를 줄이기 위하여 일반적으로 분리식 지주를 사용하고 있으나 분리된 지주의 낙하 시 2차 사고의 위험이 상존한다. 이를 해결하기 위한 방법으로 슬라이딩 지주가 제안되었다. 본 논문은 국도와 지방도에 많이 쓰이는 무게 507 kg의 편주식 지주구조에 대하여 기존의 방식으로 기초에 강결된 경우와 슬라이딩 지주로 개선된 경우에 대한 1.3 ton-60 km/h, 1.3 ton-80 km/h의 충돌실험을 실시하여 강결지주의 위험도를 보이고 슬라이딩지주의 감충성능(Crashworthiness)을 입증하였다. 한편 차량중심에서 계측된 가속도가 차량과 지주의 운동을 동시에 나타낸다고 보는 기존의 충돌해석 방법 대신 고속촬영 데이터를 이용하여 지주를 차량의 운동과 분리시켜 충돌과정을 단계별로 설명함으로써 감충성능을 갖는 지주설계의 기초를 제시하였다.
선박의 충돌 또는 좌초 사고에 대응하기 위하여 위험 화물을 운반하는 선박의 경우 이중 선체를 채용하고 있으나 이중선체의 충돌 에너지 흡수 정도와 내판의 파단 여부를 효과적으로 판단하는 기준은 아직 연구 대상으로 남아 있다. 본 연구에서는 실제선박의 충돌강도 해석을 하기 위해서 상용해석코드인 LS-DYNA3D를 사용하고 다양한 시나리오에 따라 동적 해석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 46K의 Chemical/Product Carrier를 해석 대상 선박으로 정하여 하중 조건과 충돌 속도를 달리하여도 Energy-Indentation, Force-Indentation에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과 및 정의는 충돌 사고에서의 매커니즘과 충돌 강도 평가에 유익한 정보를 제공하게 될 것이라 판단된다.
본 논문은 위상최적화 기법을 이용하여 전방측면 부재를 최적화 한다. 전방측면 부재에 최적화를 진행하기 전에 사각단면 부재에 최적화를 진행한다. 목적함수는 1 차 좌굴 계수가 길이방향으로 최소화되도록 설정한다. 설계변수는 법선방향으로 질점의 이동이다. 사각단면부재의 반응표면법을 이용한 최적화 모델과 위상최적화 모델에 대해 충돌해석을 수행한다. 위상최적화 기법을 검증하기 위해 두 결과를 비교한다. 그 결과 위상최적화 기법을 충돌해석에 적용할 수 있다는 것을 확인하고 실제차량의 전방측면부재에 적용한다. 결과적으로 전방측면 부재는 최적화되고 내충격성이 향상한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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