• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권12호
• /
• pp.1027-1034
• /
• 2014

회전원판 위 표면에 작용하는 유동 전단응력은 표면마모를 발생시키는 주원인이다. 유체는 원심력에 의해 가장자리까지 자유표면을 갖는 박막유동으로 전달된다. 표면마모는 받음각 또는 곡률에 따른 전단응력 정도에 비례하여 차이를 보이게 된다. 전산해석을 통한 속도분포 기울기로 받음각에 기준한 곡률의 전단응력비를 비교하였다. 곡률반경 변화에 따른 전단유동의 응력감소를 모델링하여 표면마모를 효율적으로 줄일 수 있는 최적구간을 결정하는 것이 본 연구의 주제이며, 이 연구결과는 회전무화나 박막코팅과 같은 박막유동을 활용하는 기구의 최적설계에 적용될 수 있다.

• Composites Research
• /
• 제37권3호
• /
• pp.143-149
• /
• 2024

본 논문에서는 친환경 포장재인 골판지의 기계적 물성을 측정하고, 이를 LS-DYNA의 MAT_PAPER 모델에 적용하여 유한요소해석을 수행하였다. MAT_PAPER는 주로 종이의 거동을 모델링 하기 위한 재료모델이지만 본 연구를 통해 골판지에 대해서도 적용 가능함을 보였다. 인장, 압축, 전단 거동에 대하여 골판지의 방향별 기계적 물성을 측정 및 분석하고, 이를 바탕으로 6개의 항복면을 도출하여 MAT_PAPER 모델에 통합하였다. 재료시험 시편의 유한요소해석과 골판지 사각관의 저속 붕괴해석 결과를 각 실험 결과와 비교함으로써, 골판지의 거동을 등가적으로 잘 고려할 수 있음을 보였다. 그러나 해당 모델은 골판지의 변형률 속도효과를 고려하지 못하므로, 골판지의 원소재인 원심지의 고속물성을 측정하여 이를 보정하였으며, 이에 따라 골판지 사각관의 고속 압괴 실험 결과와 잘 일치함을 보였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2020

원심펌프는 통상적으로 임펠러를 고속으로 회전시켜 원심력을 통해 유체 에너지를 전달하는 설비로서 기화용 해수펌프, 공업용수 및 해수를 사용하는 소화펌프 등 많은 LNG 생산기지에서 사용하고 있는 주요 프로세스 설비이다. 현재 LNG 플랜트 현장에서의 펌프는 장기간 수요처가 원하는 공급량에 따라 운전조건이 변동되어 펌프의 성능이 저하되고 있다. 특히 펌프는 플랜트 현장에서 소비 전략량의 많은 부분을 차지하고 있어, 최적의 운전조건을 찾지 못한다면 장기간 플랜트 운영 시 막대한 에너지 손실비용을 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 펌프의 운전조건별 변동에 따른 유동해석 및 결과분석을 통하여 성능저하 요인을 파악하고 최적의 운전조건을 확인하는 기술이 필요하다. 실험기법을 통해 운전 효율성 평가를 하기 위해서는 현장의 운전조건과 실험장비 제작 등 상당한 시간과 비용이 발생되기 때문에 신속하고 정확한 전산유체역학(CFD) 기법을 활용하여 본 연구에서 결과를 도출하였다. 펌프의 성능이 현장의 사정에 맞지 않아 펌프 성능을 줄일 필요가 있는 경우, 회전수에 변화를 주거나 고점도 혹은 고형물이 함유된 특수액을 사용하는 방법 등이 사용된다. 특히 LNG 생산기지의 설비운영에 차질이 발생하지 않도록 하기 위해 단시간 내에 펌프의 기존 임펠러를 가공하여 필요한 성능 조건을 만족시키는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펌프의 기존 회전차를 가공한 3D 모델링 형상을 적용하여 ANSYS CFX 프로그램으로 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과와 MATLAB 프로그램의 Curve Fitting Toolbox를 활용하여 수치 해석적으로 분석하여 회전차 외경수정 이론식을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권12호
• /
• pp.45-65
• /
• 2022

본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 비교하여, 흙막이 구조물의 내진해석을 위한 수치 모델링의 적정성을 검증하였다. 전반적으로 벽체에 발생한 모멘트 분포도가 매우 유사하였고, 지하연속벽의 상단과 배면지반에서 산정한 가속도의 최대값이 약 5%이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 검증된 모델을 활용하여 다양한 지반조건과 굴착조건, 그리고 입력하중 조건에서 동적 수치해석 변수연구를 수행하였다. 지진 중 가시설 벽체와 지보재에 발생한 최대 응력을 굴착 중 발생한 최대 응력과 비교하여, 내진설계가 필요한 흙막이 가시설 조건을 개략적으로 선정하였다. 토사지반을 지지하는 흙막이 벽체는 재현주기 100년의 지진하중에 의해 벽체 모멘트가 최대 17%까지 증가하였고, 특히 느슨한 토사층에 위치한 지보재는 최대 32%까지 축력이 증가하여 구조설계를 위한 내진해석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.622-628
• /
• 2016

자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.565-573
• /
• 2004

본 연구에서는 심혈관시스템 내의 압력 변화를 감지하는 압수용체 중 가장 대표적인 대동맥 압수용체의 시뮬레이션을 위한 심활성도 압반사 제어모델을 제안하였다. 그리고 제안된 모델은 압반사 조절, 시간지연을 포함한 전기회로 모델들로 구성하였으며, 대동맥동의 압반사 조절시 시간지연이 심주기와 일회 심박출량에 주는 영향을 관찰할 수 있도록 하였다. 심활성도 압수용체 제어 모델에서 시간지연의 기전은 대동맥동 압수용체에서 감지된 압력 정보가 구심성 신경으로 전달되고, 이 정보는 중추신경을 거쳐 원심성 신경으로 전달되어 제어 기능을 수행한다. 제안된 모델의 시뮬레이션 결과 시간지연에 따라 심혈관시스템 변이성의 세가지 패턴을 관찰할 수 있었다. 먼저 시간지연이 2.5초 이상일 경우에는 대동맥압, 일회심박출량, 심박동수가 비주기적으로 발생하고 불규칙인 것을 관찰할 수 있었고, 시간지연이 0.1초에서 2.5초 사이일 경우에는 주기적인 진동이 발생함을 관찰할 수 있었다. 그리고 시간지연이 0.1초 이하인 경우에는 심박동수와 동맥압-심박동수의 궤적은 안정상태를 유지함을 관찰할 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
• /
• 제46권4호
• /
• pp.359-371
• /
• 2008

연구목적: 본 연구에서는 하악의 동일한 부위에 4개의 임플랜트를 식립하여 임플랜트 피개의치를 설계하는 경우, 바 구조와 이중관 구조 간의 응력분포에 대해 비교 분석하고자 하였다. 연구재료 및 방법: 하악골, 하악골에 식립한 4개의 임플랜트, 일차고정의 바 연결 상부구조, 이차고정의 이중관 상부구조를 삼차원 유한요소 모델링하였고, 상부 구조물에 최대 교두 감합위를 재현하는 수직하중과 측방운동시 작업측의 군기능을 재현하는 경사하중을 가하고, 최대 응력과 응력분포를 하악골, 임플랜트 지대주, 임플랜트 상부 구조물에서 분석하였다. 결과: 1. 악골에서의 최대 응력값은 경사하중을 제외하고 수직하중과 작업측 경사하중에서 이중관 구조가 바 구조에 비해 다소 적은 응력값을 보였다. 이중관 구조가 바 구조에 비해 비교적 악골 전체에 고르게 응력이 분포되었다. 2. 지대주에서는 모든 하중 조건에서 이중관 구조가 바 구조에 비해 낮은 응력값을 보였다. 응력 분포 양상은 두 구조에서 모두 비슷한 양상을 나타내었으며, 최후방 지대주의 원심면에 응력이 집중되었다. 3. 상부구조물에서는 모든 하중 조건에서 이중관 구조가 바 구조에 비해 높은 응력값을 나타냈다. 그러나, 바 구조에서는 바의 각 중심부와 지대주와의 연결부위, 지대주의 치경부에 응력이 집중된 반면, 이중관 구조에서는 상부 구조물 전체에 비교적 고른 응력 분포를 보였다. 결론: 본 연구 결과 이중관 구조가 바 구조보다 악골과 지대주에서는 더 낮은 응력을, 상부 구조물에서는 더 큰 응력을 나타냈다. 상부 구조물에 비교적 크게 전달되는 응력을 견딜 수 있는 상부구조물의 설계와 재료 선택만 이루진다면, 응력분포 면에서 이차고정을 하는 이중관 구조가 일차 고정하는 바 구조에 비해 유리하리라 생각된다.