Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.11
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pp.1711-1718
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2004
When the tracked vehicle is running on various types of terrain, the physical properties of the interacting ground can be different. In this paper, the interactions between track link and soft soil ground are investigated using static sinkage theory of soil ground. Grouser surfaces of a track link and triangular patches of ground are implemented for contact detection algorithm. Contact force at each segment area of a track link is computed respectively by using virtual work concept. Bekker's static soil sinkage model is applied for pressure-sinkage relationship and shear stress-shear displacement relationship proposed by Janosi and Hanamoto is used for tangential shear forces. The repetitive normal loads of a terrain are considered because a terrain element is subject to the repetitive loading of the roadwheels of a tracked vehicle. The methods how to apply Bekker's soil theory for multibody track system are proposed in this investigation and demonstrated numerically by high mobility tracked vehicle.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.3
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pp.275-282
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2015
Recently, Vecna BEAR type robot to save injured individuals from inaccessible areas has been developed to minimize the loss of life. Because this robot is driven on rough terrain, there is a risk of rollover and vibration, which could impact the injured. In order to guarantee its stability, an algorithm is required that can estimate the speed limits for various environments in real time. Therefore, a dynamic model for real-time analysis is needed for this algorithm. Because the tracks used as the driving component of Vecna BEAR type robot consist of many parts, it is impossible to analyze the multibody tracks in real time. Thus, a lumped track model that satisfies the requirements of a short computation time and adequate accuracy is required. This study performed lumped track modeling, and the traction force was verified using RecurDyn, which is a dynamic commercial program.
In this paper, a concept design of a rail type ultra-high-speed train is proposed and its dynamic characteristics are analyzed. Instead of the existing solid axle, a new type bogie system and independently rotating wheels are applied in the proposed train. In order to analyze the dynamic characteristics, a multibody dynamic model of a vehicle is developed and the basic validity is verified by eigenvalue analysis. Also, it is shown that the critical speed is improved in comparison to that of existing high-speed train model HEMU-430X. Finally, through 7000R curved track driving analysis at a speed of 550 km/h, the lateral force of the wheels and the derailment quotient are estimated and the applicability of the new concept railway vehicle is confirmed.
Rail-mounted cranes can be easily damaged by a sudden gust of wind while working at a running speed, due to the large mass and high barycenter positions. In current designs, working rail-mounted cranes mainly depend on wheel braking torques to resist large wind load. Regular brakes, however, cannot satisfactorily stop the crane, which induces safety issues of cranes and hence leads to frequent crane accidents, especially in sudden gusts of wind. Therefore, it is necessary and important to study the braking performance of working rail mounted cranes under wind load. In this study, a simplified mechanical model was built to simulate the working rail mounted gantry crane, and dynamic analysis of the model was carried out to deduce braking performance equations that reflect the qualitative relations among braking time, braking distance, wind load, and braking torque. It was shown that, under constant braking torque, there existed inflection points on the curves of braking time and distance versus windforce. Both the braking time and the distance increased sharply when wind load exceeded the inflection point value, referred to as the threshold windforce. The braking performance of a 300 ton shipbuilding gantry crane was modeled and analyzed using multibody dynamics software ADAMS. The simulation results were fitted by quadratic curves to show the changes of braking time and distance versus windforce under various mount of braking torques. The threshold windforce could be obtained theoretically by taking derivative of fitted curves. Based on the fitted functional relationship between threshold windforce and braking torque, theoretical basis are provided to ensure a safe and rational design for crane wind-resistant braking systems.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.8
no.2
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pp.120-128
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2000
At the initial design stage of a new vehicle, the chassis layout has the most important influence on the overall vehicle performance. Most chassis designers have achieved the target performances by trial and error method as well as individual knowhow. Accordingly, a general procedure for determining the optimum location of suspension hard points with respect to the kinematic characteristics needs to be developed. In this paper, a method to optimize the toe angle in the double wishbone type front suspension of the four-wheel-drive vehicle is presented using the design of experiment, multibody dynamic simulation, and optimum design program. The handling performances of two full vehicle models having the initial and optimized toe angle are compared through the single lane change simulation. The sensitive design variables with respect to the kinematic characteristics are selected through the experimental design sensitivity analysis using the perturbation method. An object function is defined in terms of the toe angle among those kinematic characteristics. By the design of experiment and regression analysis, the regression model function of toe angle is obtained. The design variables which make the toe angle optimized ae extracted using the optimum design program DOT. The single lane change simulation and test of the full vehicle model are carried out to survey the handling performances of vehicle with toe angle optimized. The results of the single lane change simulation show that the optimized vehicle has the more improved understeer tendency than the initial vehicle.
Park, Woo-Jin;Park, Yong-ik;Ahn, Kil-Young;Cho, Hae-Yong
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.9
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pp.78-84
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2022
An air circuit breaker (ACB) is an electrical protection device that interrupts abnormal fault currents that result from overloads or short circuits in a low-voltage power distribution line. The ACB consists of a main circuit part for current flow, mechanism part for the opening and closing operation of movable conductors, and arc-extinguishing part for arc extinction during the breaking operation. The driving mechanism of the ACB is a spring energy charging type. The faster the contact opening speed of the movable conductors during the opening process, the better the breaking performance. However, there is a disadvantage that the durability of mechanism decreases in inverse proportion to the use of a spring capable of accumulating high energy to configure the breaking speed faster. Therefore, to simultaneously satisfy the breaking performance and mechanical endurance of the ACB, its driving mechanism must be optimized. In this study, a dynamic model of the ACB was developed using the MDO(Mechanism Dynamics Option) module of CREO, which is widely used in multibody dynamics analysis. To improve the opening velocity, the Taguchi design method was applied to optimize the design parameters of an ACB with many linkages. In addition, to evaluate the improvement in the operating characteristics, the simulation and experimental results were compared with the MDO model and improved prototype sample, respectively.
The primary suspension system of a railway vehicle restrains the wheelset and the bogie, which greatly affects the dynamic characteristics of the vehicle depending on the stiffness in each direction. In order to improve the dynamic characteristics, different stiffness in each direction is required. However, designing different stiffness in each direction is difficult in the case of a general suspension device. To address this, in this paper, an optimization technique is applied to design different stiffness in each direction by using a conical rubber spring. The optimization is performed by using target and analysis RMS values. Lastly, the final model is proposed by complementing the shape of the weak part of the model. An actual model is developed and the reliability of the optimization model is proved on the basis of a deviation average of about 7.7% compared to the target stiffness through a static load test. In addition, the stiffness value is applied to a multibody dynamics model to analyze the stability and curve performance. The critical speed of the improved model was 190km/h, which was faster than the maximum speed of 110km/h. In addition, the steering performance is improved by 34% compared with the conventional model.
Generally, in the train area, switch tracks have required high reliability because this system is directly associated with derailment. Especially, switch tracks of Maglev vehicles must be moved in terms of the whole geometric characteristics, in which the bogies are encased in the switch track. For this reason, switch track was constructed with steel lighter than concrete girders. But, the steel switch track was weak because of structural vibration as well as structural deformation. Therefore, it is important to predict the levitation stability when a vehicle passes over flexible switch track. The aims of this paper are to develop a coupled dynamic model to describe the relationship between a Maglev vehicle and switch track and to predict the levitation stability. In order to develop the coupled dynamic model, a three dimensional vehicle model was developed based on multibody dynamics; a switch model was made using the modal superposition method. And, the developed model was verified using comparison measured data.
In the electric railway vehicles, securing stable current collection performance is an important factor which determines the quality of operation and the maximum speed. In order to predict such current collection performance, various analysis methods have been proposed for a long time. Also, investigations for improving the accuracy of the results and the efficiency of the analysis process have been performed. In this paper, a method for the efficiency improvement has been proposed. This method is based on the basic concept that the system equations of motion of a catenary numerical model include only interactive range with a pantograph. In this paper, an algorithm and generalized process for applying proposed method are introduced. Also, validity of the results and utility of the method was verified and studied.
Cha, Hyun Kyung;Jang, Jin Seok;Yoo, Wan Suk;Sohn, Jeong Hyun
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.11
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pp.1215-1220
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2014
Breaking time is an important performance indicator of a circuit breaker. Thus, the operating mechanism of the circuit breaker should be optimized for reducing the breaking time. The operating mechanism in a gas circuit breaker is made up of several latches. Specifically, the geometry and relative positions of latches influence the dynamic behaviors of the operating mechanism. In this study, a three-stage latch operating mechanism is analyzed on the basis of the verified multibody dynamics model constructed using the MSC.ADAMS program. The relative positions and lengths of latches are selected as design variables. The dominant design variables are selected by a design study. Optimization is performed using a genetic algorithm (GA). The study results demonstrate that the performance of the circuit breaker improves by about 22.5.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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