• 소성∙가공
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• 제9권4호
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• pp.362-371
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• 2000

In order to reduce weight of a high-speed railroad vehicle, the main body has been manufactured by hollow section extrusion using aluminum alloys. A porthole die has utilized for the hollow section extrusion process, which causes complicated die geometry and flow characteristics. Design of porthole die is very difficult due to such a complexity. The three-dimensional finite element analysis for hollow section is also an arduous job from the viewpoint of appropriate mesh construction and tremendous computation time. In the present work, mismatching refinement, an efficient domain decomposition method with different mesh density for each subdomain, is implemented for the analysis of the hollow section extrusion process. In addition, a modified grid-based approach with the surface element layer is utilized lot three-dimensional mesh generation of a complicated shape with hexahedral elements. The effects of porthole design are discussed through the simulation for extrusion of an underframe part of a railroad vehicle. An experiment has also been carried out for the comparison. Comparing the velocity distribution at the outlet with the thickness variation of the extruded part, it is concluded that the analysis results can provide reliable measures whether the die design is acceptable to obtain uniform part thickness. The analysis results are then successfully reflected on the industrial porthole die design.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권7호
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• pp.603-609
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• 2015

Railway vehicles driven by wheels obtain force required for propulsion and braking by adhesive force between wheels and rails, this adhesive force is determined by multiplying adhesion coefficient of the friction surface by the applied axle load. Because the adhesion coefficient has a peak at certain slip velocity, it is important to determine the maximum values of the friction coefficient on the contact area. But this adhesive phenomenon is not clearly examined or analyzed. Thus we have developed new test procedure using the scaled adhesion test-bench for analyzing of the adhesion coefficient between wheel and rail. This adhesion test equipment is an experimental device that contacts mutually with twin disc which are equivalent to wheels and rails of railway vehicles.

• International Journal of Railway
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• 제3권3호
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• pp.83-89
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• 2010

This paper attempts to extract the fundamental dynamic properties, i.e. natural frequencies, damping ratios of the 48 m-long, $20^{\circ}$ skewed real bridge with PSC girders wrapped by a steel plate. The forced vibration test is achieved by mounting 12 Hz-capacity of artificial oscillator on the top of bridge deck. The acceleration histories at the 9 different locations of deck surface are recorded using accelerometors. From this full-scaled vibration test, the two possible resonance frequencies are detected at 2.38 Hz and 9.86 Hz of the skewed bridge deck by sweeping a beating frequency up to 12 Hz. The absolute acceleration/energy exhibits much higher in case of higher-order twist mode, 9.86 Hz due to the skewness of bridge deck which leads asymmetric situation of vibration. This implies the test bridge is under swinging vertically in fundamental flexure mode while the bridge is also flickered up and down laterally at 9.86 Hz. This is probably by asymmetric geometry of skewed deck. A detailed 3D beam-shell bridge models using finite elements are performed under a series of train loads for modal dynamic analyses. Thereby, the effect of skewness is examined to clarify the lateral flickering caused by asymmetrical geometry of bridge deck.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.513-517
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• 2013

본 연구에서는 화재나 화생방전 시 비상대피에 사용되는 상용 방독면의 흡착소재인 첨착활성탄의 특성을 분석하고 일산화탄소(CO)의 흡착성능 및 산화반응을 조사하고자 하였다. 대표 제품 4개를 선정하여 BET/BJH 측정을 통해 각 활성탄소의 비표면적, 기공부피 및 기공크기를 비교분석하고 SEM/EDS와 XPS를 이용한 표면 성분분석을 수행하여 일산화탄소 제거 효율간의 관계를 연구하였다. 불순물 제거를 위한 전처리(heat-treatment) 후 망간(Mn)과 구리(Cu)가 주 금속으로 첨착되어 있는 화재용 시료에서는 업체에 관계없이 반응 초기에 일산화탄소의 흡착을 보였고 이후 활성 탄소 내에 첨착된 금속 촉매에 의해 최대 99%의 이산화탄소($CO_2$) 변환율로 높은 촉매활성을 보이며 산화반응이 진행되었다. 망간(Mn)을 함유하지 않은 화생방용 시료의 경우 이산화탄소로의 변환율은 최대 60%로서 화재용 시료에 비해 떨어짐을 관찰하였다. 화재용 시료의 전처리 유무에 따른 일산화탄소 반응성 조사에서는 전처리 후 기공 내 불순물 제거 효과로 상온에서 이산화탄소의 검출시간이 약 30 min간 지연되어 일산화탄소와 이산화탄소에 대해 모두 더 높은 제거율을 보임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.557-564
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• 2019

매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)의 회전자 자석의 크기 및 위치와 고정자 슬롯의 크기는 출력 토크 및 토크 리플률 특성에 영향을 준다. 본 논문은 반응표면분석법(RSM : Response Surface Methodology, 이하 RSM)을 이용한 IPMSM의 토크와 토크 리플률(ripplerate) 향상을 위한 최적설계 방법에 대해 다룬다. 토크 출력과 토크 리플률에 영향을 주는 설계변수에 대하여 Plackett-Burmann(PB, 이하 PB)의 민감도 분석을 통해 토크 출력 및 토크 리플 두 가지 목적함수에 영향이 큰 설계변수를 도출하였다. 도출된 목적함수로부터 2차 설계변수를 선정하였으며 중심합성계획법(CCD : Central Composite Design, 이하 CCD)에 따른 실험계획표 정의 및 해석결과를 통해 RSM의 2차 회귀모형 함수를 추정하였다. 2차 회귀모형함수는 분산분석표(ANOVA table)를 활용한 검증 기준을 통해 신뢰성을 가짐을 확인하였다. 실험계획표에 따른 해석은 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 실험 결과를 확인하였다. 최적화된 최종 설계변수를 적용한 IPMSM의 최적설계 결과는 토크와 토크 리플률을 모두 고려할 경우, 토크 출력은 11.5 % 증가하였으며 토크 리플률은 9.1 % 감소하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권6호
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• pp.563-575
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• 2007

This contribution contained the classical work of an open-hole tensile plate to demonstrate the performance of grating shearography and to compare with the results obtained by other full-field measurement techniques, The isotropic plate with an open-hole has often appeared in the previous contributions introducing novel full-field method and system. Grating shearography directly provided six quantitative measurands about the specimen's surface kinematics by using a single measurement set: three in-plane strains, in plane rotation, and two out-of-plane slopes. The quasi-plane wavefront of grating metrology led to high signal-to-noise ratio (SNR) and thus neither fitting nor filtering was applied, and the small shearing distance of $101{\mu}m$ could be used. The small shearing distance provided the outstanding spatial resolution of $80{\mu}m$ and sensitivity appropriate for experimental mechanics. Finally, the grating shearography enabled the visualization of the complex surface deformation around the hole and also detected parasitic flexions of the specimen in the micrometer regime during the tensile test.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권1호
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• pp.105-113
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• 2017

A microstructure-dependent dynamic model for silicon nanobeams with axial motion is developed by considering the effects of nonlocal elasticity and surface energy. The nanobeam is considered to subject to both transverse and longitudinal loads arising from nanostructural surface effect and all positive directions of physical quantities are defined clearly prior to modeling so as to clarify the confusions of sign in governing equations of previous work. The nonlocal and surface effects are taken into consideration in the dynamic behaviors of silicon nanobeams with axial motion including circular natural frequency, vibration mode, transverse displacement and critical speed. Various supporting conditions are presented to investigate the circular frequencies by a numerical method and the effects of many variables such as nonlocal nanoscale, axial velocity and external loads on non-dimensional circular frequencies are addressed. It is found that both nonlocal and surface effects play remarkable roles on the dynamics of nanobeams with axial motion and cause the frequencies and critical speed to decrease compared with the classical continuum results. The comparisons of the non-dimensional calculation values by present and previous studies validate the correctness of the present work. Additionally, numerical examples for silicon nanobeams with axial motion are addressed to show the nonlocal and surface effects on circular frequencies intuitively. Results obtained in this paper are helpful for the design and optimization of nanobeam-like microstructures based sensors and oscillators at nanoscale with desired dynamic mechanical properties.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권4호
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• pp.1-10
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• 2016

The analysis of characteristics of turbulent flow and thermal boundary layer for natural convection caused by fire along vertical wall is performed. The 4m-high vertical copper plate is heated and kept at a uniform surface temperature of $60^{\circ}C$ and the surrounding fluid (air) is kept at $16.5^{\circ}C$. The flow and temperature is solved by large eddy simulation(LES) of FDS code(Ver.6), in which the viscous-sublayer flow is calculated by Werner-Wengle wall function. The whole analyzed domain is assumed as turbulent region to apply wall function even through the laminar flow is transient to the turbulent flow between $10^9$<$Gr_z$<$10^{10}$ in experiments. The various grids from $7{\times}7{\times}128$ to $18{\times}18{\times}128$ are applied to investigate the sensitivity of wall function to $x^+$ value in LES simulation. The mean velocity and temperature profiles in the turbulent boundary layer are compared with experimental data by Tsuji & Nagano and the results from other LES simulation in which the viscous-sublayer flow is directly solved with many grids. The relationship between heat transfer rate($Nu_z$) and $Gr_zPr$ is investigated and calculated heat transfer rates are compared with theoretical equation and experimental data.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.121-124
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• 2008

FRP를 적용하는 대표적인 보강공법으로는 외부부착공법으로서, FRP Plate 또는 fiber sheet를 사용하여 노후화된 보강면에 FRP 보강재를 부착하는 형식이다. 하지만, 이러한 외부부착공법은 FRP보강재의 인장특성을 충분히 발휘하지 못하는 단점이 있다. 따라서 외부부착공법의 단점을 보완하기 위해 표면매립공법, 즉, Near Surface Mounted(이하 NSM)공법이 제안되었다. 이는 FRP 보강재를 매립함으로써 부재와 보강재의 부착 성능을 증가시킴에 따라 효율적인 응력전달 및 조기 debonding을 사전에 방지할 수 있으며, 이로 인해 FRP 보강재의 인장특성이 효율적으로 발휘될 수 있다. 효율적인 NSM 보강을 위해서는, 구조물에 가해지는 하중, 구성재료, 구조물의 기하학적 형상 등이 갖는 불확실 특성을 반영하여, 보강 후 구조물의 신뢰도를 기준으로 한 보강성능 평가가 필요하다. 본 연구에서는 노후화된 철도교 실교량 모델을 선정하여 외부하중, 재료 및 기하학적 형상의 불확실성을 Monte Carlo Simulation확률기법을 적용하여 그 분포특성을 분석한 후, NSM 보강에 대한한계상태 함수를 통해 목표신뢰도에 부합할 수 있는 휨보강비를 도출하고자 하였다. 해석결과 LS-25하중을 상회하는 내하력 증진효과를 확률분포로써 확인할 수 있었다. 따라서 확률신뢰성기법을 적용한 보강설계의 유효성을 확인할 수 있었으며, 추후 다양한 보강공법으로의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.45-53
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• 2020

철도분야에서도 계측자료를 바탕으로 머신러닝 기법을 이용하여 예측 분석하는 시도가 점차적으로 증가하고 있는 실정이다. 이 논문에서는 열차의 차상가속도 데이터를 기반으로 궤도의 품질을 결정하는 지표 중에 하나인 궤도품질지수를 머신러닝 기법을 활용하여 예측하였다. 머신러닝 기법으로 활용하고 있는 대표적인 3개의 모델로 궤도품질지수를 예측하여 가장 정확도가 높은 모델은 XGBoost으로 데이터셋에서 85% 이상의 예측정확도를 보였다. 또한 윤축과 대차의 z축의 진동가속도가 고저 궤도품질지수의 기여도가 높은 것으로 나타났으며, 이는 기존 연구결과와도 잘 일치하였다. 이러한 결과를 볼 때 단일 알고리즘인 서포터 벡터머신보다는 앙상블 알고리즘을 적용한 랜덤포레스트와 XGBoost이 정확도가 높은 것으로 판단된다. 따라서 머신러닝 기법에서 적용모델에 따라 정확도가 달라질 수 있기 때문에 차량진동가속도를 이용한 궤도품질지수를 예측하기 위해서는 앙상블 알고리즘을 가지는 모델을 적용하는 것이 적절할 것으로 판단된다.