• 한국정밀공학회지
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• 제10권4호
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• pp.206-215
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• 1993

The finite element method is applied to analyze the mechanism of metal cutting, especially micro metal cutting. This paper introduces some effects, such as constitutive deformation laws of workpiece material, friction of tool-chip contact interfaces, tool rake angle and also simulate the cutting process, chip formation and geometry, tool-chip contact, reaction force of tool. Under the usual plane strain assumption, quasi-static analysis were performed with variation of tool-chip interface friction coefficients and tool rake angles. In this analysis, cutting speed, cutting depth set to 8m/sec, 0.02mm, respectively. Some cutting parameters are affected to cutting force, plastic deformation of chip, shear plane angle, chip thickness and tool-chip contact length and reaction forces on tool. Several aspects of the metal cutting process predicted by the finite element analysis provide information about tool shape design and optimal cutting conditions.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.35-44
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• 2022

본 연구의 목적은 항공용 기어박스에 사용되는 원통 롤러 베어링의 응력과 수명을 평가하고, 베어링 롤러와 전동륜 사이에 작용하는 접촉 응력을 최소화하는 롤러 프로파일을 선정하는 것이다. 원통 롤러 베어링이 모든 반경 방향 하중을 지지하도록 4점 접촉 볼 베어링의 설치 간극을 결정하였고, 베어링의 수명을 최대화하는 베어링 설치 위치를 결정하였다. 또한, 항공용 기어박스의 작동 조건을 기반으로 결정된 하중 스펙트럼을 이용하여 베어링의 정적 안전 계수와 동적 수명을 각각 ISO 76과 ISO/TS 16281로 예측하였다. 추가로, 롤러 프로파일 형상에 따른 접촉 응력을 해석하여 최적의 롤러 프로파일을 선정하였고, 롤러의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 요구되는 안전 계수와 수명을 모두 만족하였으며, Johns Gohar 롤러 프로파일이 최적의 롤러 프로파일임을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권1호
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• pp.138-144
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• 2013

The automation technology for overlay welding is needed due to the occurrence of severe corrosion and abrasion on the surface of internal contact in different shape of fittings. In Korea, different shapes of fittings have been manufactured by using the imported equipment of overlay welding automation at some companies. Thus the research on the development of overlay welding automation system (in short, OWAS) for a large L-type tube is urgently needed. In this paper, the investigation is focused on the optimal design of a supporting base for the (currently developing) OWAS of large L-type tube. Specifically we assume that the base which supports the equipment during the process of overlay welding is loaded as self-weight in the direction of gravity through static analysis especially when it is rotated 180 degree on the OWAS. For optimal design of a supporting base for OWAS of large L-type tube, Solidworks(R) (for 3-dimensional modelling) and ANASYS Workbench(R) (for structural analysis) are incorporated so as to proceed an optimization routines based on Response Surface Method (RSM) and Design of Experiment (DOE). In more specific, DOE finds out major factors (or dimensions) of the supporting base by using MINITAB(R). Then the regression equations between design variables (the major factors of supporting base) and response variables (deformation, stress and safety factor for the supporting base), which will be resulted in by RSM, verify the major factors of DOE. In the next step, Central Composite Design (CCD) plans 20 simulations of ANASYS Workbench(R) and then figures out the optimal values of design variables which will be reflected on the manufacturing of supporting base. Finally welding experiment is conducted to figure out the influence of overlay welding quality in applying the optimized design values of supporting base to the actual OWAS.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.353-358
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• 2018

본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

• Wind and Structures
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• 제27권1호
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• pp.41-57
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• 2018

Concentrated Solar Photovoltaic (CPV) is a promising alternative to conventional solar structures. These solar tracking structures need to be optimized to be competitive against other types of energy production. In particular, the selection of the structural parameters needs to be optimized with regards to the dynamic wind response. This study aims to evaluate the effect of the main structural parameters, as selected in the preliminary design phase, on the wind response and then on the weight of the steel support structure. A parametric study has been performed where parameters influencing dynamic wind response are varied. The study is performed using a semi-deterministic time-domain wind analysis method. Unsteady aerodynamic model is applied for the shape of the CPV structure collector at different configurations in conjunction with a consistent mass-spring-damper model with the corresponding degrees of freedom to describe the dynamic response of the system. It is shown that, unlike the static response analysis, the variation of the peak wind response with many structural parameters is highly nonlinear because of the dynamic wind action. A steel structural optimization process reveals that close attention to structural and site wind parameters could lead to optimal design of CPV steel support structure.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권5호
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• pp.132-139
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• 2008

To meet demand of big capacity and high speed rotation for washing machine, more stress from bending and twisting are complexly loaded onto the shaft supporting the horizontal drum, causing problems in fracture strength and fatigue life. Also, Vibration occurs due to the frequency of the rotating parts. But, shaft has various design factors such as diameter and distance between bearings according to configuration of shaft, the optimal values can't be easily determined. Using a design of experiment (DOE) based on the FEM (Finite Element Method), which has several advantages such as less computing, high accuracy performance and usefulness, this study was performed investigating the interaction effect between the various design factor as well as the main effect of the each design factor under bending, twist and vibration and proposed optimum design using center composition method among response surface derived from regression equation of simulation-based DOE.

• 한국정밀공학회지
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• 제12권9호
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• pp.148-155
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• 1995

The object of this study is to achieve a gteater understanding of meterial removal process and its mechanism. In this study, some applications of finite element techniques are applied to analyze the chip formation and cutting heat generation mechanism of metal cutting. To know the effect of cutting parameters, simulations employed some independent cutting variables change, such as constitutive deformation laws of workpiece and tool material, frictional coefficients and tool-chip contact interfaces, cutting speed, tool rake angles, depth of cut and this simulations also include large elastic-plastic defor- mation, adiabetic thermal analysis. Under a usual plane strain assumption, quasi-static, thermal-mechanical coupling analysis generate detailed informations about chip formation process and cutting heat generation mechanism Some cutting parameters are affected to cutting force, plastic deformation of chip, shear plane angle, chip thickness and tool-chip contact length and reaction force on tool, cutting temperature and thermal behavior. Several aspects of the metal cutting process predicted by the finite element analysis provide information about tool shape design and optimal cutting conditions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.1009-1015
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• 2012

밸브는 지진하중 하에서 구조안전성이 요구되는 원자력 발전소 파이프 라인 시스템에 설치되는 중요한 장비 중 하나이다. 밸브의 성능향상을 위한 형상최적설계에서 지진하중조건을 고려한 밸브의 구조안전성 검증이 반드시 필요하다. 최근, 이론적인 내진검증 기법과 절차가 체계화되어 있어 지진하중하에서 설계조건을 만족하는 대상체의 적절한 설계변수가 이론적으로 얻어지고 있다. 본 연구에서는 원자력 발전소용 200A 버터플라이밸브를 대상으로 KEPIC MFA 에서 제시하고 있는 이론적인 정적내진해석과 동적내진해석 절차를 통하여 내진검증을 수치해석기법과 실험을 병행하여 수행하였다. 자중, 운전조건 및 안전정지지진하중 조건을 모두 고려한 정적내진해석을 통해 밸브의 스템과 바디 접촉부에 작용하는 최대 작용응력이 135MPa 으로 도출되었다. 또한 동적내진해석시 적용한 응답스펙트럼 해석법과 모드조합법으로 계산된 최대응력은 183MPa 이었다. 이는 밸브 소재의 허용강도 대비 안전계수가 1.7 및 1.3 수준임을 확인하였다.

• 스마트미디어저널
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• 제10권3호
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• pp.23-30
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• 2021

제조 시계열 데이터 클러스터링 기법은 제조 대용량 데이터 기반 군집화를 통한 설비 및 공정 이상 탐지 분류를 위한 중요한 솔루션이지만 기존 정적 데이터 대상 클러스터링 기법을 시계열 데이터에 적용함에 있어 낮은 정확도를 가지는 단점이 있다. 본 논문에서는 진화 연산 기반 시계열 군집 분석 접근 방식을 제시하여 기존 클러스터링 기술에 대한 정합성 향상하고자 한다. 이를 위하여 먼저 제조 공정 결과 이미지 형상을 선형 스캐닝을 활용하여 1차원 시계열 데이터로 변환하고 해당 변환 데이터 대상으로 Pearson 거리 매트릭을 기반으로 계층적 군집 분석 및 분할 군집 분석에 대한 최적 하위클러스터를 도출한다. 해당 최적 하위클러스터 대상 유전 알고리즘을 활용하여 유사도가 최소화되는 최적의 군집 조합을 도출한다. 그리고 실제 제조 과정 이미지 대상으로 기존 클러스터링 기법과 성능 비교를 통하여 제안된 클러스터링 기법의 성능 우수성을 검증한다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.30-36
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• 2009

본 논문에서는 헬리콥터 착륙장치를 위한 복합재료 토크링크를 개발하기 위한 설계 기법을 제시하였다. 복합재 토크링크는 헬리콥터 착륙장치의 충격흡수부의 정렬을 위해 장착되는 장치로서 가벼우면서도 강성이 커서 외부하중에 대해 최소의 변형량을 가져야 한다. 또 가격적인 측면을 고려한 복합재 구조물 제조 공정(RTM: 수지충전공정)이 반영되어 대량생산이 가능한 구조 및 형태를 가져야 한다. 본 논문에서는 복합재 구조물 제조 공정과 동일한 공정으로 시편을 제작하여 설계에 필요한 기계적 특성을 얻었으며, 유한요소해석을 통하여 복합재 토크링크에 대한 최적 형상설계를 수행하였다. Lug 형태를 가지는 두꺼운 복합재료 구조물인 복합재료 토크링크의 설계를 위해서는 ABAQUS의 3D Layered Solid 요소로 구성된 유한요소모델을 활용하여 복합재료의 두께방향을 포함한 강도해석을 수행하였으며, Rigid-Deform 구속조건의 접촉문제를 고려한 비선형 정적 해석을 반복적으로 수행하여 주어진 정강도 요구조건을 만족시키는 복합재 토크링크를 설계하였다.