• 한국산업융합학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.191-195
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• 2018

By using an ANSYS product suite (CFX, Ansys Multiphysics), which is a powerful tool for multiphysics analysis of complicated physical phenomena, we performed a structural stress analysis based on fluid flow and heat transfer phenomena within a quick connect/disconnect (QC/DC) bellows system. Considering the extremely low temperatures in the QC/DC environment, an approach to the problem based on complex multi-physics phenomena, where different phenomena interact with each other, is crucial. Therefore, we use a numerical analysis technique where fluid-thermal-structural interactions are combined. In conclusion, when low temperature fluids flow inside bellows, the expected service life is conspicuously reduced due to the thermal stress caused by heat transfer. Therefore, in future research, a structure with considerably reduced thermal stress by robust design optimization will be derived.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.409-410
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• 2008

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.756-759
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• 2004

We present a piezoelectric actuator using stiffness control and stroke amplification mechanism in order to make large lateral displacement. In this work, we suggest stiffness control approach that generates lateral displacement by increasing the vertical stiffness and reducing the lateral stiffness using additional structure. In addition, an additional structure of a serpentine spring amplifies the lateral displacement like leverage structure. The suggested lateral PZT actuator (bellows actuator) consists of serpentine spring and PZT/electrode layer which is located at the edge of the serpentine spring. The edge of the serpentine spring prevents the vertical motion of PZT layer, while the other edge of the serpentine spring makes stroke amplification like leverage structure. We have determined dimensions of the bellows actuator using ANSYS simulation. Length, width and thickness of PZT layer are 135$\mu$m, 20$\mu$m and 0.4$\mu$m, respectively. Dimensions of the silicon serpentine spring are thickness of 25$\mu$m, length of 300$\mu$m, and width of 5$\mu$m. The bellows actuator has been fabricated by SOI wafer with 25$\mu$m-top silicon and 1$\mu$m-buried oxide layer. The bellows actuator shows the maximum 3.93$\pm$0.2$\mu$m lateral displacement at 16V with 1Hz sinusoidal voltage input. In the frequency response test, the fabricated bellows actuator showed consistent displacement from 1Hz to 1kHz at 10V. From experimental study, we found the bellows actuator using thin film PZT and silicon serpentine spring generated mainly laterally displacement not vertical displacement at 16V, and serpentine spring played role of stroke amplification.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.3631-3637
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• 2013

갱웨이 벨로우즈는 관절형 고속철도차량 객차 끝단부 사이에 다양한 변위차를 고려하여 갱웨이 프레임에 장착된 이중 주름구조 네오프렌 고무부품이다. 실제 운행중의 벨로우즈의 파손은 터널 통과시 기밀 파손으로 인한 이명현상 발생과 함께 소음 증가로 승객의 승차감에 심각한 영향을 미친다. 본 연구에서는 고속철도차량 갱웨이 벨로우즈의 안전성 연구일환으로서, 차량주행시 차량 끝단부의 3축 회전변위(롤링, 요잉, 피칭변위차)를 고려한 갱웨이 벨로우즈의 비선형 해석을 수행하였다. 본 고무의 비선형 재료 특성은 단축인장 및 등2축 인장시험을 수행하여 구하였다. 또한, 비선형 해석결과로부터 회전변위 및 마찰계수의 영향을 평가하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제20권6호
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• pp.123-129
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• 2006

The mechanical properties of bellows, such as the extensibility and the strength can be changed depending on the shape. For the shipbuilding material, it is desirable that the fatigue life is long due to the elastic property and the reduction of thermal stress in piping system. Nowadays, the domestic production and design of bellows are based on the E.J.M.A. Code. Therefore, the design standard is in need because of much errors and lack of detailed analysis. In this study, it is attempted to find out the optimal shape of U-type bellows using the finite element analysis. The design factors, mountain height, length, thickness, and the number of convolutions are considered and the proper values are chosen for the simulation. The results shaw that as the number of convolutions reduces, the volume decreases while the stress increases. However, as the number of convolutions increases, the volume increases above the standard volume and the stress obviously increases. In addition, the effect of the thickness of bellows on the stress is very large. Both of the mass and stress are decreasing at a certain lower value region. Also, we investigated shape optimization with considering maximum stress distribution tendency.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1105-1111
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• 2015

배기계는 엔진 및 현가계와 함께 차량의 주요 가진원 중의 하나이다. 배기계는 엔진과 직접적으로 연결된 시스템으로서 차체와의 연결 마운트를 통하여 엔진 구동 시의 진동을 차체로 전달한다. 따라서 배기계로부터 전달되는 진동을 저감하기 위해서는 배기계 진동특성을 예측해야 하고, 배기계의 주요부품인 벨로우즈의 정확한 특성을 묘사해야 한다. 그러나 벨로우즈는 복잡한 형상으로 인하여 특성을 예측하는 데에 어려움이 있었다. 설계 단계에서 벨로우즈에 대한 등가 변환 이론이 적용되었지만, 구간에 따라 주름의 크기가 달라지는 차량용 벨로우즈에 적용하기에는 부족함이 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석기법을 이용하여 차량용 벨로우즈의 모델링 기법을 제시하고, 그 정확성을 실험결과와 비교하여 입증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1081-1082
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• 2012

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.381-382
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• 2010

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.33-41
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• 2023

배관의 변형 능력을 향상할 수 있는 지진분리이음의 적용은 내진성능을 향상할 수 있는 효과적인 방법이다. 축 방향의 팽창 및 수축, 휨 변형에 대한 능력이 있는 지진분리이음은 변형이 예상되는 위치에 설치하여 배관을 안전하게 보호하기 위한 목적으로 사용된다. 벨로우즈는 유연하며 강성이 낮으므로 큰 변형에 대응하는 능력이 뛰어나기 때문에 지진분리이음으로 사용할 수 있다. 이 연구에서는 2겹 및 3겹 벨로우즈 시험체의 휨 변형에 대한 내진성능과 한계상태를 평가하였다. 내진성능은 지진하중으로 인한 저주기 피로를 고려하기 위하여 점진반복하중을 적용하여 평가하였다. 평가된 내진성능의 한계상태에 대한 여유도를 확인하기 위하여 일정한 진폭의 반복하중을 적용한 실험을 수행하였다. 실험결과 벨로우즈 시험체는 스테인리스 강재로 제작되어 연신율이 높아 3겹 벨로우즈 시험체의 최대 가력 변위에서도 2겹 벨로우즈 시험체는 3 사이클 이내로 저항하는 한계성능을 가짐을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.477-480
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• 2011

상온 및 극저온에서 높은 압력과 회전 변위 하중을 받는 'U' 형상을 가진 다겹의 보강된 김발 주름관에 대하여 응력 해석이 수행되었다. 이 주름관은 액체로켓엔진에서 연소기와 터보펌프를 연결하는 산화제 배관에 사용된다. 기하학적 비선형성인 겹 간의 접촉 및 재질 비선형성인 등방성 소성이 고려된 유한요소 해석을 통하여 응력, 변형율 및 접촉 압력이 얻어졌으며 EJMA 표준 해석 결과와 비교하였다. 또한 응력에 대한 보강링 및 온도의 효과도 살펴보았다.