The 3-D information is useful as basic data which has been utilized in the development of simulating technology as fit-simulation. The experiment is designed to take some useful data on the variant shapes which contribute in simulating the adaptability of the clothes. The general figure of the clothes are made after the figure of the basic standing posture of the human body. The shape of the clothes fits with kinetic characteristic of the human body as the form of the clothes gets twisted, the ease of the clothes changes, and the clothes itself expands. We studied the dressed shapes of blouse according to two types of the arm movement(basic posture and reach forward) and three types of clothes(foundation, blouse with short sleeves and sleeveless) in the sit-down-posture. We accomplished some experimental data on three-dimensional measurement of the dressing shapes using TDS-3100 3-D scanner made in Japan PULSTECH. It is considered that the variant of shapes and distribution of gaps in the dressed shapes of blouse are determined by the adaptability of clothes made in arm movement.
게임이나 가상현실 등에서 사용자들에게 사실성과 몰입 감을 주기 위해서 자연 현상들을 시뮬레이션하고 있다. 게임이나 가상현실에서 물이나 바다와 같은 유체를 3차원으로 시뮬레이션 하는데 있어서 중요한 요소는 실시간 처리와 사실성이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터 값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션 하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화 된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션 하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌 시 발생하는 유체 표면의 움직임을 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.
The experiment is designed to create some useful data on the dressed shapes that contribute to simulating the adaptability of clothes. We studied the dressed shapes of blouse with above-elbow sleeves and sleeveless according to five types of arm movement (basic posture, reach forward 45, 90, and reach lateral 45, 90) in the stand-posture. Experiments were conducted to understand the dressed shape through 3-D measurement Vivid 910 and to investigate the width, depth, area distribution and gap of the shape of blouses on the section map with a software program for 3-D shape analysis, Rapid Form 2004. The Data were analyzed by factor analysis. The results of this study are as follows: The ratio of depth per width in the stand-posture was lower than other arm movements and the reach lateral was higher than the reach forward. The gap of the upper body was a briefed 4 factor; front, front-side, back, and back-side. It was higher than the sleeveless with a change of the gap in the dressed blouse with above-elbow sleeves by arm movements per stand-posture. The divisional gap shows the adaptability of clothes according to the types of blouse and arm movements in the change of the ratio.
애니매트로닉스 제어 기술은 공학, 의학, 예술 등 여러 학문 분야에서 흥미로운 주제이며 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 애니매트로닉스의 움직임을 제어하는 일반적인 방법은 몸체 내부에 장착된 전동 모터를 사용하는 것이다. 하지만 이러한 방식은 몸체 내부의 공간이 좁을 경우 적용하기 어렵다. 본 연구에서는 몸체가 가늘고 긴 촉수 생명체의 움직임을 제어하기 위해 몸체 내부에 기계 장치를 장착하는 대신 외부 자력을 이용하는 방법을 제안한다. 구체적으로 본 연구에서는 애니매 트로닉스의 관절체 몸체를 자성이 있는 금속 소재로 만들어 외부에 설치된 전자석의 인력에 영향을 받도록 하였다. 그리고 전자석의 세기를 PID 제어기로 제어하여 애니매트로닉스 몸체의 위치를 실시간으로 제어할 수 있도록 하였다. 또한 자석이 회전 운동을 하도록 하고 회전의 속도를 변화시켜 다양한 움직임을 연출할 수 있도록 하였다. 본 연구의 실험은 가상 환경에 구현하여 시뮬레이션을 통해 수행되었다. 사용자에 의한 실시간 제어의 결과뿐만 아니라 다양한 스타일의 애니메이션 생성 방법 및 결과를 제시하여 그 효용성을 증명하였다.
Turbulent flow analysis is conducted around the multi-stage launch vehicle including base region and detachment motion of strap-on boosters due to resultant aerodynamic forces and gravity is simulated. Aerodynamic solution procedure is coupled with rigid body dynamics for the prediction of separation behavior. An overset mesh technique is adopted to achieve maximum efficiency in simulating relative motion of bodies and various turbulence models are implemented on the flow solver to predict the aerodynamic forces accurately. At first, some preliminary studies are conducted to show the importance of base flow for the exact prediction of detachment motion and to find the most suitable turbulence model for the simulation of launch vehicle configurations. And then, developed solver is applied to the simulation of KSR-III, a three-stage sounding rocket researched in Korea. From the analyses, after-body flow field strongly affects the separation motions of strap-on boosters. Negative pitching moment at initial stage is gradually recovered and a strap-on finally results in a safe separation, while fore-body analysis shows collision phenomena between core rocket and booster. And a slight variation of motion is observed from the comparison between inviscid and turbulent analyses. Change of separation trajectory based on viscous effects is just a few percent and therefore, inviscid analysis is sufficient for the simulation of separation motion if the study is focused only on the movement of strap-ons.
Vortex-induced vibration and instability vibration of tall buildings are very important fluid-structure interaction phenomenon, and many fundamental questions concerning the influence of body movement on the unsteady aerodynamic force remain unanswered. For tall buildings, there are two experimental methods to investigate the characteristics of unsteady aerodynamic forces, one is forced vibration method and the other is free vibration method. In the present paper, a free vibration method was used to investigate the unsteady aerodynamic force on tall building whose aspect ratio is 9 under boundary layer simulating city area. Wind pressures on surfaces and tip displacements were measured simultaneously, and the characteristics of tip displacements and generalized forces were discussed. It was found that variation of across-wind displacements showed different trend between the case when wind speed increases and wind speed decreases, and the fluctuating generalize forces in across-wind direction of vibrating model are larger than that of static model near the resonant wind speed and approach to the static value. And for higher wind speed range, there were two peaks in across-wind power spectra of generalize forces of vibrating model, which means that two frequency components are predominant in unsteady aerodynamic forces.
In this study, considering the expansion/contraction behavior of the upper structure at all times and the abnormal behavior of the receiving friction elements that allow horizontal movement during earthquakes, a port receiving test body simulating the protrusion of the friction elements was created and the modulus performance was evaluated. In order to confirm the influence of the friction element's projection, the friction element's degree of separation was divided into four stages, and the shear behavior of the test specimen and the friction coefficient were confirmed. As a result of the experiment, it was found that the friction load increases as the protrusion degree of the friction element increases. On the other hand, as the degree of protrusion of the coefficient of friction increases, the coefficient of friction also increases. It was confirmed that damage to the friction elements during use increases the coefficient of friction, hinders smooth expansion and contraction of the upper structure, and causes stress concentration at the fixed-end support.
The future combat system is likely to be studied and developed in terms of enhancing both firepower and mobility simultaneously. Increased firepower often necessitates a heavier firing system. In return, the body of the vehicle needs to be light-weight in order to improve the mobility of the whole system. For this reason, in the areas of weapons systems such as the tank and self-propelled artillery, a number of studies attempting to develop designs that reduce recoil force against the body of the vehicle are being conducted. The current study proposes a tank construction that has a mass-spring-damper system with two degrees of freedom. A tank structure mounted with a specific soft recoil system that was implemented using a soft recoil technique and another tank structure based on a general recoil technique were compared to each other in order to analyze the recoil forces, the displacements of recoil, and the firing intervals when they were firing. MATLAB-Simulink was used as a simulating tool. In addition, the relationship between the movement of the recoil parts and the positions of the recoil latches in each of the two structures were analyzed. The recoil impact power, recoil displacement, firing interval, and so on were derived as functional formulas based on the position of the recoil latch.
물리 기반의 헬리콥터 시뮬레이션은 항공학, 항공역학 등의 분야에서 많이 연구되어 오고 있으나, 복잡한 수식, 많은 계산량 등으로 인해 사실성과 속도를 동시에 추구하는 컴퓨터 그래픽스 분야에는 적용하기 어려웠다. 본 논문에서는 컴퓨터 그래픽스 분야에 적용할 수 있도록 구현하기 쉽고, 실시간 헬리콥터 시뮬레이션을 가능하게 하는 헬리콥터 회전 깃(rotor blades)의 역학적 모델을 제안한다. 헬리콥터는 회전 깃과 공기의 충돌로 발생한 힘을 통해 운동하는데, 이는 유체와 강체가 충돌해서 발생하는 충돌력으로 설명할 수 있다. 이를 근거로 근사화한 회전 깃의 역학적 모델을 도입하면, 기존의 강체 시뮬레이션 방법으로 유체와 강체가 충돌하는 헬리콥터의 움직임을 실시간 시뮬레이션 할 수 있다. 본 논문에서는 실시간 계산이 가능하도록 뉴턴의 양력 계산법을 응용하여 회전 깃의 움직임으로 발생하는 힘을 구한다. 본 논문이 제안하는 방법에 따라 구현된 프로토타입 시스템은 실제와 유사한 헬리콥터 시뮬레이션을 실시간에 처리할 수 있음을 보였다.
During a design process of a protective equipment for sports activities, minimizing movement restrictions is important for enhancing its functions particularly for protection. This study presents a three-dimensional(3D) modeling methodology for designing baseball catcher's leg guards that will allow maximum possible performance, while providing necessary protection. 3D scanning is performed on three positions frequently used by a catcher during the course of a game by putting markings on the subject's legs at 3cm intervals : a standing, a half squat with knees bent to 90 degrees and 120 degrees of knee flexion. Using data obtained from the 3D scan, we analyzed the changes in skin length, radii of curvatures, and cross-sectional shapes, depending on the degree of knee flexion. The results of the analysis were used to decide an on the ideal segmentation of the leg guards by modeling posture. Knee flexions to 90 degrees and to $120^{\circ}$ induced lengthwise extensions than a standing. In particular, the vertical length from the center of the leg increases to a substantially higher degree when compared to those increased from the inner and the outer side of the leg. The degree of extension is varied by positions. Therefore, the leg guards are segmented at points where the rate of increase changed. It resulted in a three-part segmentation of the leg guards at the thigh, the knee, and the shin. Since the 120 degree knee-flexion posture can accommodate other positions as well, the related 3D data are used for modeling Leg Guard (A) with the loft method. At the same time, Leg Guard (B) was modeled with two-part segmentation without separating the knee and the shin as in existing products. A biomechanical analysis of the new design is performed by simulating a 3D dynamic analysis. The analysis revealed that the three-part type (A) leg guards required less energy from the human body than the two-part type (B).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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