Milling 가공시 공구와 피삭재의 접합명에서는 절삭가공의 잔유물인 burr가 생성되고, 이러한 Burr는 작업효율과 정밀도를 감소시키며 추처리과정 (Deburring)을 야기시키는 원인이 된다. 그러므로 정밀도와 작업효율을 극대화하기 위해서는 이러한 Burr의 생성원리를 파악함과 동시에 Exit Burr의 여부에 대한 판별을 하여 최적의 가공조건을 맞추어 주어야 하는데, 이러한 경우에 지금까지는 점, 선 및 원으로 피삭재의 형상을 재현하여 공구의 경로와의 Exit 각을 통해 결과를 예측하는 연구를 해왔었다. 본 논문에서 추구하고자 하는 핵심은 이러한 피삭재의 형상을 재현하기 위해 지금까지 사용해왔던 요소를 보다 다양화시키는 방안을 제시하여 프로그램의 적용 범위를 넓히려는 것이다. 예컨대 이제까지 실제 가공에서 사용되고 있는 임의형상에 대한 표현 방식 중에서 대다수 CAD 프로그램에서 곡선 및 곡면을 표현하는 경우, B-Spline Curve의 알고리즘은 패삭재의 불규칙적인 곡면을 가장 근사하게 표현하는 최적의 해결책으로 쓰여지고 있다. 그러므로 이러한 알고리즘을 통해 프로그램의 적용예를 넓히는 것은 보다 다양한 조건에서의 Burr생성에 대한 예측을 가능케 해주는 것이다. 본 논문에서는 앞에서 언급한 바와 같이 B-Spline Curve 알고리즘을 개발하고, 프로그램에 적용하는 일련의 과정을 통해 보다 다양한 형상의 피삭재에서 단일 혹은 복합경로의 공구가 지나갈 경우에 생길 수 있는 Burr를 얼마나 효율적으로 판별할 수 있는지를 소개하고자 한다.
최근 열에너지를 기계에너지로 변환이 가능한 신소재인 형상기억합금으로 제작된 새로운 형태의 actuator를 이용한 해저로봇의 개발에 관하여 많은 연구들이 행하고 있다. 저자들은 로봇의 모양을 실제 동물의 형태인 "게" 모양으로 하고, 로봇을 구동시키는 게의 다리의 모든 연결부분의 인공근육을 Ni-Ti계 형상기억합금 스프링 또는 와이어로 구성되어져 있으며, 마이크로 컴퓨터에 의하여 구동이 자유로이 조절이 가능한 게 형태의 모양 로봇을 실제의 1/20크기로 제작하였다. 이 로봇의 특징은 구조가 간단하고, 고강도, 고내식성 그리고 부드럽고 자유롭게 3차원적 동작이 가능하다는 것을 들 수 있다. 해저 로봇의 최종목표는 심해자원의 탐사 및 채굴이 이용하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 그 가능성 및 기술적 문제 그리고 미래의 이러한 형상기억합금 로봇에 의한 심해자원 탐사를 위한 국제적인 협력의 필요성에 대하여 연구 검토하고자 한다. 검토하고자 한다.
이 논문은 일정체적 양단고정 기둥의 정 동적 최적형상에 관한 연구이다. 기둥의 단면은 정다각형이며, 단면깊이는 포물선으로 변화하는 변단면이다. 축방향 압축하중이 작용하는 기둥의 고유진동수 및 좌굴하중을 산정하는 수치해석 기법을 개발하였다. 그러한 기둥의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하고 Runge-Kutta법과 Regula-Falsi법을 이용하여 고유진동수를 산정하였다. 수치해석의 결과로부터 얻어진 하중-고유진동수 사이의 관계를 이용하여 기둥의 좌굴하중을 산정하였다. 기둥의 변수연구를 통하여 동적 안정영역, 동적 최적형상 및 최강기둥의 형상을 산출하였다.
본 논문에서는 이론적인 방법과 실험적인 방법에 의해서 구와 플레어 형상을 갖는 축대칭 물체와 같이 3차원 물체에 대한 충격력을 검토하였다. 플레어 형상을 갖는 축대칭물체는 선수와 유사한 형상을 갖고 있다. 플레어 형상물체는 연직운동에 대한 것만을 검토한 반면 구에 대해서는 연직운동만이 아니라 사각 충격에 대해서도 검토하였다. 다이폴분포와 등포텐시얼 자유표면문제를 푼 계산결과와 실험결과를 비교하였다. 경계치문제는 알려진 내부유동을 사용함으로써 계산시간을 단축하였다. 이론과 실험의 비교로부터 물체형상에 따라 최대 충격력의 이론추정치는 실험치보다 더 크거나 작을 수 있다는 것을 보여주고 있다. 그러나, 이론치가 실용적으로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.
본 논문에서는 스마트 무인기의 자유 진동 특성 및 로터의 회전으로 인한 기체 구조물의 진동특성 즉 강제진동 특성을 실험적으로 규명하기 위해 수행한 시험방법, 센서 및 장비 설치, 시험 결과 검증 방법 및 시험결과를 수록하였다. 스마트 무인기의 지지 조건은 번지코드를 이용하여 자유-자유 경계조건을 구현하였고, 시험은 3개의 가진기를 사용하여 다점 랜덤 가진법으로 구조물을 가진하였으며 약 100여개의 가속도계로부터 기체 구조물의 응답특성을 측정하였다. 주파수 응답함수를 통하여 다기준 최소 자승 복소지수법을 적용하여 고유 진동수, 감쇠율, 모드 형상등의 모달 매개변수를 산출하였다. 또한 강제 진동 시험은 스마트 무인기의 양쪽 로터가 장착되는 나셀 부위에 x,y,z 각 방향으로 가진기를 장착하여 로터 회전 주파수를 가진함으로써 구조물과 각종 장비의 진동응답 특성을 측정하였다.
효율적인 최종 NC코드를 만들어내기 위해서 공구경로는 효과적인 방법으로 결정되어 져야한다. 이는 3축 CNC 공작기계상에서 자유형상의 벽을 가진 자유곡면을 가공할 때 특히 중요하다. 많은 CAD/CAM 시스템들은 자유곡면가공을 위한 NC코드 생성 시 직선 보간을 이용한다. 그러나 이 방법은 가공된 바닥 표면의 매끄러움과 가공시간, 그리고 CL파일 사이즈를 줄이기 위해서 보정되어야 한다. 곡선 가공이 이러한 문제들을 줄이기 위한 해결책이 될 수 있다. 단일화된 황삭과 정삭 알고리즘과 공구경로가 그래픽으로 시뮬레이션 되었다. 본 연구에서는 자유곡면 바닥을 가진 파켓을 3축 CNC 공작기계를 이용하여 일반적인 파켓 밀링을 위한 직선 보간과 직선+아크를 혼합한 보간을 위한 NC 공구경로 데이터를 만들기 위한 3D 격자 항행 알고리즘을 개발하였다.
이상적인 코 보형물은 환자가 원하는 모양을 그대로 재현하면서, 그 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 재료적 특성을 지녀야 한다. 현재 보편적으로 사용되고 있는 실리콘 코 보형물은 면역 반응이나 피부를 뚫고 돌출하는 문제점 등이 보고되고 있다. 이러한 부작용을 최소화하기 위해 본 연구에서는 조직공학 기술을 이용하여 새로운 코 성형술을 제안하고자 한다. 조직공학 기반의 코 성형술의 가능성을 확인하기 위해 코 보형물 형상의 인공지지체를 상용 CAD 소프트웨어와 자유형상제작 기술 중에 하나인 다축 적층 시스템을 이용하여 설계 및 제작하였다. 그리고 코 성형술 인공지지체로서의 사용이 적합한지 확인하기 위해 비중격 유래 연골 세포를 이용하여 세포 증식, 기능 실험을 수행하였다.
위상최적화기법을 이용하여 보의 기본고유진동수 최대화문제를 수행하였다. 도입된 위상최적화기법은 구조물의 모드형상에 의해서 발생되는 모드변형에너지를 바탕으로 한다. 최소화하고자하는 모드변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기부피를 제약함수로 채택하였다. 최적정기준법을 바탕으로 한 크기조절알고리듬을 유한요소내부에 존재하는 셀의 빈공간의 크기를 조절하기 위해 도입하였다. 세 가지의 다른 경계조건을 가지는 보를 이용하여 자유진동모드형상에 저항하는 보의 최적위상을 조사하였다. 수치해석결과로부터 도입된 위상최적화기법을 이용하여 도출한 보의 최적위상은 초기구조물에 비해 저차의 자유진동수가 크게 증가하는 것으로 나타났으며 특히 모드변형에너지를 이용하는 위상최적화의 경우에는 구조물의 기본진동수를 최대화하는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.
유체이송 기술은 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 최근 명(2014)은 외부 동력을 사용하지 않고 액적을 이동시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 초기에 반원통형 형상을 가지는 가상의 2차원 액적에 대한 수치해석을 통해 이 개념이 성립함을 보였다. 본 논문에서는 친수성/소수성 표면위에서 초기 3차원 반구형상의 실제 물 액적이 가지는 움직임을 상용소프트웨어 Fluent의 VOF 방법을 사용하여 수치해석하였다. 해석결과는 명(2014)의 2차원 수치해석 결과와 비교하였으며, 또한 물 액적이송의 메커니즘을 시간에 따른 액적형상과 액적 내부의 운동에너지, 중력에너지, 표면자유에너지 및 압력에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다.
본 연구는 변위를 추정하기 위한 가속도 시간 적분 방법의 단점을 완화하기 위해 구조물의 가속도와 모드 형상을 이용한 보 구조물 변위 추정 기법을 제안하였다. 기존의 가속도 시간 적분 방법은 구조물의 초기 조건을 알기 어렵고 잡음에 의한 오차가 누적되기 쉽다는 문제가 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 모드 중첩법에 기반을 두는 변위 추정기법을 도출하였고 기법의 타당성을 검증하기 위해 2가지의 외팔보 진동 실험을 수행하였다. 실험으로부터 측정된 가속도 데이터와 외팔보의 모드 형상을 이용하여 보 구조물 정적 변위와 동적 변위를 추정하였고 레이저 변위 센서를 이용하여 직접 측정된 변위와 비교하였다. 이를 통해 제안된 보 구조물 변위 추정 기법의 타당성 및 유용성을 검증하였으며 추정한 변위와 직접 측정한 변위가 잘 일치함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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