• 한국항공우주학회지
• /
• 제35권7호
• /
• pp.601-611
• /
• 2007

기계적 체결로 조립된 대부분의 항공기 구조는 볼트나 리벳구멍 가장자리의 부재간 접촉면 또는 체결구멍 부위에서 프레팅 손상을 받게 된다. 이러한 프레팅 부분슬립 경계부위에는 높은 접촉응력이 유발되고 이로 인해 프레팅 피로균열이 조기에 발생되어 피로수명을 현저히 감소시키게 된다. 본 연구는 2024-T351 알루미늄 합금판에 대하여 서로 다른 프레팅 조건하에서 일련의 프레팅 피로실험을 수행하여 역학적 파라미터와 프레팅 접촉조건 변수들과의 정량적 연계성을 검토하였다. 그리고 역학적 파라미터를 기초로 하는 기존의 수명예측 모델의 유효성을 분석하고 수정 적용하였다. 또한 파라미터 변화에 따른 접촉면에서의 응력 및 변형률 변화 거동을 고찰하기 위하여 탄소성 유한요소해석을 통하여 접촉응력을 해석하고 프레팅접촉 파라미터들과 피로균열 발생수명 사이의 관계에 대해 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.229-237
• /
• 2008

본 연구에서는 항공기 날개를 설계하기 위하여 공기역학과 구조해석을 통합한 다분야 설계최적화(MDO) 프레임웍을 구성하였다. 파라미터 모델링 기법을 사용하여 최적화 전 과정을 자동화하였다. 공력해석은 Fluent를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gridgen을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 유한요소해석을 위한 격자는 MSC.Patran의 PCL 기능을 사용한 파라미터 방법으로 자동으로 생성되도록 하였다. 공력하중은 volume spline method를 사용하여 구조하중으로 변환시켰다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 최적화 문제로 목적 함수는 날개의 무게의 최소화, 제약조건은 양항비와 날개의 변위로 정하였다. 그리고 종횡비, 테이퍼 비 및 후퇴각을 설계변수로 정의하였다. 최적화 시험 결과는 본 MDO 프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제39권1호
• /
• pp.61-72
• /
• 2002

본 연구는 부유식 해양구조물(FPSO) 소각탑 구조물에 발생하는 온도 분포 및 열응력 해석 기법을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 소각열에 의하여 소각탑에 발생하는 온도분포를 구하는 과정을 이론화하고 온도분포 해석을 위한 과정을 제시하였다. 그리고 온도 분포가 발생시키는 열응력 해석을 위한 기본 과정을 제시하고 예를 보였다. 온도 분포 해석을 위하여 소각열에 의한 복사열전달 현상에 의한 열전달량, 설계 환경에 의한 대류 열전달량 해석 과정을 정립하였다. 정립된 과정을 근거로 온도 해석을 위한 해석 기법을 개발하였다. 또한 열응력 해석을 위한 해석 과정을 정립하고 그 과정을 근거로 열응력 해석 기법을 개발하였다. 본 연구의 결과는 부유식 해양구조물의 소각탑 열응력 해석 및 설계 과정에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.177-177
• /
• 2011

현재 대부분 사용되는 지하매설물용 뒤채움재는 다짐공법을 많이 사용하고 있으며, 실제로 이러한 방법은 부적절한 다짐으로 인해 침하 및 내구성 저하로 인해 파손을 초래하는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결 할 수 있는 하나의 대안으로 유동성 뒤채움재를 이용할 수 있다. 유동성 뒤채움재는 초기 유동성, 시간에 따른 자기 강도 발현 무다짐공법 적용 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 현장발생토사, 정수장슬러지 및 폐타이어분말 등 재활용 재료를 이용한 유동성 뒤채움재의 기본물성을 평가하였다. 각각의 재활용재료에 대한 입도 및 비중을 평가하였고, 최적배합설계를 결정하였으며, 모형 시험과 유한요소 해석을 위한 기본 물성값을 위해 일축압축시험, 삼축압축시험, 공진주시험 등을 수행하였다. 최적배합설계를 산정하는 과정에서 수행한 실험중 대표적인 시험으로 자가수평능력 및 자기다짐등에 필요한 유동성을 판단하는 Flow시험(ASTM D 6133) 결과 기준으로 정한 20cm이상의 값을 얻을 수 있었으며 일축압축강도의 경우 시공 후 유지 보수가 용이한 강도인 $3.0kg/cm^2{\sim}5.6kg/cm^2$이하로 설계하였으며 28일재령 일축압축강도 결과 $3.15{\sim}3.74kg/cm^2$라는 유지보수에 적당한 결과값을 나타내었다. 이 배합이 현장에서 사용이 가능하다는 것으로 판단하고 현장모형시험과 유한요소해석를 통하여 현장에서 사용하였을 때 관의 변형과 관에 작용하는 하중변화를 확인하고 현장모형시험과 유한요소해석 간의 상관관계를 규명하였다. 현장 모형 시험은 현장과 비슷하게 제작된 모형을 이용하였으며 최대한 현장과 비슷한 조건에서 뒤채움재를 타설과정 중과 타설이 완료된 상태에서 7일 양생 후 하중재하와 같이 두가지 경우에서 수직 수평토압, 관의 수직 수평변위, 관의 종단변형을 측정하였다. 유한요소해석 프로그램은 Midas GTS를 이용하여 실시하였으며 관의 변형률, 유효응력을 측정하여 규명하였다.

• 대한치과교정학회지
• /
• 제48권2호
• /
• pp.81-89
• /
• 2018

Objective: The aim of this study was to evaluate the stress distribution and displacement of various craniofacial structures after nonsurgical rapid palatal expansion (RPE) with conventional (C-RPE), bone-borne (B-RPE), and miniscrew-assisted (MARPE) expanders for young adults using three-dimensional finite element analysis (3D FEA). Methods: Conventional, bone-borne, and miniscrew-assisted palatal expanders were designed to simulate expansion in a 3D FE model created from a 20-year-old human dry skull. Stress distribution and the displacement pattern for each circumaxillary suture and anchor tooth were calculated. Results: The results showed that C-RPE induced the greatest stress along the frontal process of the maxilla and around the anchor teeth, followed by the suture area, whereas B-RPE generated the greatest stress around the miniscrew, although the area was limited within the suture. Compared with the other appliances, MARPE caused relatively even stress distribution, decreased the stress on the buccal plate of the anchor teeth, and reduced tipping of the anchor teeth. Conclusions: The findings of this study suggest that the incorporation of miniscrews in RPE devices may contribute to force delivery to the sutures and a decrease in excessive stress on the buccal plate. Thus, MARPE may serve as an effective modality for the nonsurgical treatment of transverse maxillary deficiency in young adults.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제33권12호
• /
• pp.1007-1013
• /
• 2009

The purposes of this study are to evaluate the power performance through CFD analysis and structural integrity through uni-directional FSI analysis in aerodynamic design and structure design of wind turbine blade. The blade was designed to generate the power of 2MW under the rated wind speed of 11 m/s, consisting of NACA 6 series, DU series and FFA series airfoil. The inside section of the blade was designed into D-spar structure and circular stiffener was placed to reinforce the structural strength in the part of hub. CFD analysis with the application of transitional turbulence model was performed to evaluate the power performance of blade according to the change of TSR and 2.024MW resulted under the condition of rated wind speed. TSR of 9 produced the maximum power coefficient and in this case, Cp was 0.494. This study applied uni-directional FSI analysis for more precise evaluation of structural integrity of blade, and the results of fiber failure, inter fiber failure and eigenvalue buckling analysis were evaluated, respectively. For the evaluation, Puck's failure criteria was applied and the result showed that fiber failure and inter fiber failure did not occur under every possible condition of the analysis. As a result, power performance and structural integrity of 2 MW blade designed in this study turned out to satisfy the initial design goals.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권9호
• /
• pp.1185-1191
• /
• 2010

장기운영된 항공기에는 비행시간의 누적에 따라 다양한 피로균열이 발생하며 이는 운영상 안전성 및 가동률을 저하시키는 요인이 된다. 이의 해결을 위하여 피로임계위치(Fatigue critical location, FCL)에 대한 균열 진전 해석은 매우 중요하다. 그러나 이러한 장기 운영된 항공기의 경우, 균열 진전 해석에 필수적인 FCL에서의 응력 스펙트럼 획득은 거의 불가능한 실정이다. 본 연구에서는 장기운영된 항공기 주익 구조물의 FCL에서의 균열 진전 해석을 수행하기 위하여, 먼저 주익 구조물에 대한 2차원 하드카피 형태의 도면으로부터 구축된 3차원 CAD 모델에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 또한 이러한 유한요소해석 결과 및 제한된 하중배수 자료를 기반으로 FCL에서의 전달함수와 응력 스펙트럼을 산출하였다. 상기 자료를 바탕으로 상용 균열 진전 해석 코드인 NASGRO를 이용하여 FCL에서의 균열진전해석을 수행하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.197-202
• /
• 2006

The low-altitude earth observation satellite is generally equipped with high performance camera as a main payload which is vulnerable to vibration environment. During the launch process of a satellite, the combustion and jet noise of launch vehicle produce severe acoustic environment and the acoustic loads induced may damage the critical equipments of the satellite including the camera. Therefore to predict and simulate the effect of the acoustic environment which the satellite has to sustain at the lift-off event is very important process to support the load-resistive design and test-qualification of components. Statistical Energy Analysis(SEA) has been widely used to estimate the vibro-acoustic responses of the structures and gives statistical but reliable results in the higher frequency region with less modeling efforts and calculation time than the standard FEA. In this study, SEA technique has been applied to a 3-Dimensional model of a low-altitude earth observation satellite to predict the acceleration responses on the structural components induced by the high level acoustic field in the launch vehicle fairing. In addition, the expected response on each critical component panel was calculated by the classical method in consideration of the mass loading and imposed sound pressure level, and then compared with SEA results.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제28권4호
• /
• pp.305-314
• /
• 2003

The ROPS of an agricultural tractor is designed to protect its driver when the tractor overturns. Although the current OECD tests to determine whether the ROPS meets the requirements of the OECD regulation are desirable, they need long time to test. We experimental time and effort by using CAE. We conducted a finite element analysis for the ROPS design of a Dae-Dong tractor cabin in an attempt to reduce the design and manufacturing time. This study shows the interpretative skill using MARC(v.2000) for designing ROPS and difference between the results of testing and FEA. Design process is generally divided into two phases: a concept and a detail design. The concept design uses simple analysis to predict structural behavior, whereas the detail design involves a finite element analysis performed by the results of the concept design. This study focused on the detail design and used Patran(v.2000r2) and MARC(v.2000) of the MSC software corporation. The model consisted of 4812 elements and 4582 nodes. Four tests. specified in the OECD standards, were performed: (1) longitudinal loading test (2) rear crushing test (3) side loading test (4), and front crushing test. Independent analyses were also performed for each test, along with a sequential analysis. When compared, the results of the independent and sequential analyses were found to be similar to the test results.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.336-345
• /
• 2012

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가 시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다.