• Composites Research
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• v.16 no.1
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• pp.42-49
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• 2003

Brittle matrix composites often have interfacial debonding between the fiber and matrix which may lead to strength and stiffness degradation. The effect of interfacial debonding and fiber volume fraction on the mechanical properties of composite material were studied by using finite element method. Firstly, the modelling of fiber and matrix constituting the composite material was simplified under some assumptions. Traction and displacement continuity conditions were imposed along the boundary of adjacent representative volume elements. In order to obtain the effective material properties of composite material, stiffness constants were inverted. Numerical values of longitudinal moduli in case of perfect bonding were compared with theoretical values obtained by rule of mixtures and yielded consistency. Material properties of composite with large debonding an81e were found to decrease even though the fiber volume fraction increased.

• Composites Research
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• v.35 no.6
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• pp.439-446
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• 2022

In this study, fiber-reinforced composite coil springs for automobiles were manufactured using the braiding method, and mechanical tests and damage evaluation were performed to confirm their safety. Through the analysis of the load-displacement behavior, the stiffness of the springs was evaluated to meet the specifications. In addition, the distribution of voids and the impregnation rate on the spring wire section were analyzed to clearly understand the criteria for the mechanical properties of the composite material. Moreover, the tested springs were visually inspected to confirm the damaged parts, and the failure mode was analyzed by observing crack initiation and propagation behavior of cross-sectional samples taken from the crack and failure adjacent areas of springs using SEM.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1989.06b
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• pp.35-47
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• 1989

누설방지를 목적으로 산업용 기계에서 많이 사용되고 있는 기계평면시일(mechanical face seal)은 기능상 높은 신뢰도를 요구하고 있다. 이를 위하여 동적 안정성이 커야되고, 밀봉된 유체의 누설을 최소화시킬 수 있는 정도에서 시일의 수명을 결정해야 한다. 이와같이 상반된 성질을 동시에 만족시키기 위하여 시일 성능에 영향을 미칠 수 있는 기하학적 요인들을 고려하여 해석해야 한다. 일반적으로 미끄럼 접촉운동을 하고 있는 시일에서 시일링 간극(sealing gap)이 수 micron 단위라는 점을 고려할때 시일 조립시 중심맞추기(alignnment) 정미\ulcorner 결여 및 회전축의 자중량 등에 의한 기계적 변형(mechanical distortion), 특히 고온의 분위기에서 작동되고 있는 시일의 열변형(thermal distortion)은 시일의 경사집에 커다란 영햐을 주고 있다. 또한 누설을 최소화시킬 목적으로 시일 링(seal ring) 을 시일의 경사짐에 커다란 영향을 주고 있는 스프링의 강성도를 증가시키면 상대 미끄럼 운동을 하고 있는 접촉명이 건조마찰에 의한 마멸이 진행되어 코닝(coning)현상이 생긴다. 시일 평면에서 코닝 현상은 시일의 축방향 분리력(axial separtating force)과 경사 모우면트(tilting moment)에 커다란 영향을 주고 있는 것으로 알여졌다. 이들의 연구는 주로 경사진 시일평판에 시일근사치이논(seal approximation bhoryl)을 이용하여 1차원 비압축성에 관한 시월 성능을 해석하였다. 본 연구에서는 비압축성 유체의 점성이 온도에 의하여 변화를 일으키는 조건하에서 경사진 회전시일에 코닝이 발생되었을때 시일링 각극에서의 압력분포를 ㅈ차원인 경우에 대하여 수치적으로 해석을 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.583-594
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• 1989

The strong nonliner dynamic behavior of mechanical systems in the presence of clearances are studied. The nonlinearity is induced from the assumed symmetric piecewise-linear characteristics for stiffness and damping by the contact and uncontact. Based on Stoker's assertion concering the reasoning beyond the occurrence of subharmonics, the nonlinear differential equation is converted to four nonlinear algebraic equations form the boundary conditions at the contact points. For a single contact per half exciting period, under the assumption of symmetric response, the steady-state solutions obtained are in agreement with those of numerical integration. Also a nondimen-sionalized formulation is made for the purpose of parametric studies.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.13 no.3
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• pp.23-31
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• 2019

The design requirements of modern satellites vary depending on the purpose of operation. Like conventional medium and large-scale satellites, small satellites which operate on low orbit may also serve military purposes. As a result, there is increased demand for high-resolution photos and videos and multi-target observation becomes important. The most important design parameter for multi-target observation is the satellites' maneuverability. For increased maneuverability, the miniaturization is required to increase the stiffness of the satellite as this decreases the mass moment of inertia of the satellite. In the case of a solar panel having relatively low stiffness compared to the satellites' body, vibrations are generated when the attitude maneuver is performed, which greatly influences the image acquisition. For verification of such vibrational characteristics, the satellites is modeled as a reduced model, and experimental zig for simulating attitude maneuver is introduced. A rigidity simulator for simulating the stiffness of the satellite is also proposed. Additionally, the objective of the experimental method is to simulate the maneuvering angle of the satellite based on the winding length of the wire using a step motor, and to experimentally verify the vibration characteristics of the satellite body and the solar panel generated during the maneuvering test.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.25-30
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• 1992

최근 전자계산기를 이용한 진동해석 방법이 눈부시게 발달하여, 일반 구조물 이나 기계 구조물 등의 동특성을 설계 단계에서 정도 높게 예측하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 종래의 구조해석은 주어진 시스템의 동특성을 위한 것으로 얻어진 동특성으로부터 질량, 관성제원 및 스프링상수값 등의 설계상 수값을 규명하는 연구는 미미한 실정이다. 이것에 대한 해결방법으로 크게 해석적인 방법과 실험적인 방법으로의 접근이 있어 왔다. 해석적인 방법으로 유한요소해석에서 얻은 모드좌표를 물리좌표로 변환하는 방법으로 Guyan의 정축소와 같은 절점축소를 행하는 방법이 고찰되었다. 실험적인 방법으로 가 진실험에서 얻은 전달함수나 모드파라미터로부터 [M], [K] 행렬을 결정하는 연구가 있었지만 어떤것도 질량, 스프링상수 등의 설계상수를 완전히 규명하 지는 못하였다. 또한, 설계 단계에서 필요한 질량, 관성제원 또는 스프링상수 등의 최적한 값이나, 원하는 시스템특성을 얻을 수 있는 설계상수의 적정한 폭을 구하는 연구는 설계자의 경험과 반복된 시행착오에 의존하는 실정이다. 감도해석은 이러한 문제점을 개선하는 수단으로 설계변수에 대한 동특성의 변화율을 구하는 것이다. 감도해석을 수행하는 것은 어느 설계변수를 수정하 는 것이 주어진 동특성에 부합되는 지를 알려주고, 어느 것을 수정하는 것이 원하는 방향의 동특성변화에 가장 효과적인지를 알려주는 것이다. 따라서 감 도해석을 이용하여 설계의 최적화 프로그램을 만들수 있고, 이것은 설계자가 요구하는 동특성을 목적함수로 하여 주어진 구조물을 최적화하는 설계상수 값을 얻을 수 있게 한다. 본 논문에서는 강체모델의 동특성으로부터 모델의 설계 상수를 규명하고, 동특성의 개선을 위하여 설계변수의 변경량을 물리좌 표계에서 얻는것을 목적으로 한다. 강체 마운트계의 관성제원 및 마운트강성 의 규명을 위하여 임으로 주어진 설계상수를 모델데이타로 하여 관성제원과 스프링 강성을 구하였다. 관성제원의 규명은 주어진 모델의 관성값을 모르는 것으로 하여 임의의 초기 관성값으로 감도해석에 의해 주어진 계의 관성값 을 물리 좌표계에서 규명하였다. 마운트 강성의 규명도 관성제원의 규명과 같은 방법으로 임의의 강성값으로 감도해석을 하여 강성값을 규명하였다. 또 한 감도해석에 의한 동특성 변경은 특정한 고유진동 수의 변경이 필요할 때, 고유진동수의 이동을 위한 관성제원의 변경 및 마운트 강성변경값을 예측할 수 있다. 본 연구수행의 기본적인 흐름도는 Fig.1.1과 같다. 위와 같은 작업 으로 엔진 마운트와 같은 강체 모델의 시스템 규명을 행하는 경우에 유한요 소해석 및 가진 실험으로 얻은 고유진동수의 정보 또는 원하는 고유진동수 의 특성을 기본으로 실제 설계에서 사용이 가능하도록 물리 좌표계에서 관 성 제원 및 스프링상수를 구할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.51-51
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• 2017

정식기는 주로 노외에서 사용되므로 사용자에 따라 극심한 작업환경 하에 놓일 수 있다. 사용 중 정식기 호퍼에 토양이나 자갈, 돌 등에 의해 반복적인 하중이 가해지거나 순간적인 충격하중이 가해져 취약부가 파손될 가능성이 있으므로, 토양과 직접 맞닿는 삽날부의 경우 내구성을 고려한 설계/제작이 필수적이다. 본 연구에서는 보행형 반자동 정식기 개발에서 고추묘와 같은 초장이 긴 작물의 묘를 효과적으로 이식할 수 있도록 개선된 삽날에 대해 기존 삽날과 강도 및 강성을 비교하고, 그 결과가 삽날의 내구성에 미칠 영향에 대하여 고찰하였다. 실험에는 양날 개폐 방식의 기존 및 개선삽날 2종이 사용되었으며, 각각 3회씩 정적 강도를 평가하였다. 실제 정식기 사용시 하중이 가해지는 방향은 삽날에 수직한 방향의 압축하중으로 이를 모사하여 일정변위 속도로 삽날에 하중을 가하였으며, 시험 진행시 DAQ 시스템을 통해 실시간으로 하중 및 변위 데이터를 저장하여 시험 종료 후 해당 데이터를 이용하여 $P-{\delta}$ 선도를 도출하였다. 시험 결과 기존삽날의 평균 최대하중이 개선삽날에 비해 높은 것으로 나타났으며, 최대 하중이 나타나는 지점의 변위의 경우, 기존삽날이 개선삽날에 비해 짧게 나타났다. 정적 강도측면에서 개선삽날이 기존삽날에 비해 최대 강도가 낮은 것으로 판단할 수 있으나, 실제 호퍼의 내구성에 영향을 줄 수 있는 주요 인자는 반복적으로 가해지는 비교적 낮은 수준의 충격하중으로 볼 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 일정 수준 이상의 강도를 가지면서, 기존삽날에 비해 낮은 강성을 가지는 개선삽날이 변형을 통한 충격에너지 흡수로 오히려 삽날 조립체(호퍼)의 내구성 측면에서 유리할 수 있다. 따라서 향후에는 기존 및 개선삽날을 적용한 호퍼에 대해 피로시험을 수행하여 관련 내용을 실험적으로 검증하고자 한다.

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.114-123
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• 2011

주조품 설계 및 제조에 있어서 기존의 유동 및 응고 해석뿐 아니라 최근에는 응력 해석 기법의 적용이 대두 되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서 부품의 경량화는 필수 불가결한 선택이며, 이는 설계자 및 제조업체에 복잡하고 얇은 알루미늄, 마그네슘 주물품에 대하여, 치수적인 문제와 강성의 문제를 동시에 해결하도록 요구하고 있다. 또한 경제적인 관점에서 긴 금형 수명이 요구되나 열 및 기계적인 피로 균열인 'heat checking'은 이러한 금형 수명을 저하시키는 가장 흔한 요소이다. 이런 무제를 해결하기 위해 해석 기법을 이용하여 주조 설계 및 공정을 최적화 함으로써 변형의 최소화 및 금형 수명의 최대화를 달성할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 기법을 성공적으로 적용하기 위해서는 주조 공정 해석, 재료 시험, 제품 설계 및 공정 최적화 설계가 통합적으로 이루어져야 한다. 본 고에서는 현재 최신 주조 해석 기법을 이용하여, 주조품 제조 공정에서 발생하는 응력과 관련된 문제들에 대한 수치해석 기법을 살펴보고, 이에 대한 리뷰를 제공하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.35 no.8
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• pp.716-724
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• 1995

토폴로지 설계는 미리 형상이 결정되지 않은 새로운 개념의 제품을 설계하고자 할 때나 설계 경험이 풍부하지 못한 경우, 그 개념적 형상을 결정하는 데 매우 유용하다. 실제로 이러한 토폴 로지 설계의 결과를 최근 급속 시제품 제작기(rapid prototyping machine)와 함께 사용하게 되면 처음 개념설계에서 최초시제품의 형상을 예측하고 제작하는 데 많은 시간을 절약할 것으로 판 단된다. 그러나 토폴로지 최적화에 따른 구조물은 구조물의 한계 질량내에서 평균 강성이 가장 큰 구조물일 뿐, 국부적인 응력한계에 대한 최적화는 아니다. 따라서 최종적인 최적화 형상을 얻기 위해서는, 먼저 한계질량을 갖는 최적 토폴로지 구조물의 모델을 구하고, 이 모델에 대하여 설계변수에 따른 민감도 해석을 수행하여 최대응력의 한계값을 갖는 구조를 구하면 된다. 그림 10은 이러한 토폴로지 최적화와 민감도 해석을 통한 최적화를 수행하는 복합 최적설계 과정에 흐름도이다. 설계민감도 해석은 본 연구의 범위에 포함되지 않아서 여기서는 제외하였지만, 이에 관한 일반 상업화된 소프트웨어들이 많이 나와 있으므로 이를 참조하면 된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.3
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• pp.397-403
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• 1989

A slight asymmetry exists in Korean beslls due to decorative sculptures, carved figures and casting irregularities. In this study, the influence of the asymmetry on the bell's best frequencies and mode shapes is studied by using finite element method and modal testing. Also measurement techniques of nodal lines and damping ratios of bells with very small beat frequencies are discussed.