• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.84-90
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• 2018

철도차량의 거동을 해석하기 위하여 다물체 동역학 모델을 구성함에 있어 현가시스템을 구성하는 스프링, 댐퍼와 같은 현가요소에 대한 스프링강성이나 감쇠계수와 같은 물성치 파악은 매우 중요하다. 그 중 1차, 2차 현가시스템에 주로 활용되고 있는 코일스프링에 대한 동역학 모델을 구성함에 있어 축방향 강성은 도면이나 설계자료에 명확하게 명시되어 있지만 횡방향에 대한 물성은 명시되어 있지 않아 동역학 해석 모델 구성에 어려움을 안고 있다. 따라서 본 논문에서는 철도차량의 현가시스템에 폭 넓게 적용되고 있는 코일스프링에 대한 횡강성을 해석하기 위한 모델에 대하여 검토하고자 한다. 코일스프링 시료에 대한 횡강성을 해석하고자 유한요소해석 방법을 수행하였고 Krettek와 Sobczak의 코일스프링 횡강성 해석모델을 적용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 코일스프링 시료를 대상으로 횡강성 특성시험을 수행하여 해석모델과의 적합성을 검토하였다. 시험결과와 비교한 결과, Krettek와 Sobczak의 코일스프링 횡강성 해석모델을 적용하고 보정계수를 수정한 결과가 시험결과에 근사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.320-328
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• 2017

철도차량에 폭 넓게 적용되고 있는 축상고무스프링의 노화에 따른 탈선안전도 영향을 분석하고자 노화 축상고무스프링 시료를 대상으로 특성시험을 수행하였다. 그리고 축상고무스프링 노화가 탈선 안전에 미치는 영향을 분석하기 위하여 주행 동특성 해석을 수행하였다. 사용연수 17년이 지난 롤고무 축상스프링 시료를 대상으로 한 상하방향 특성시험결과, 고무 노화로 인하여 변위 복원기능이 저하되었고 스프링강성이 현저히 증가하였다. 그리고 EN14363규격 적용 twist궤도 주행 시를 모사한 주행동특성 해석결과, 정상 차량모델(Case1)에 비하여 노화 축상스프링 특성을 적용한 차량모델(Case2)의 탈선계수와 윤중감소가 증가하여 탈선안전도는 저하하였다. 특히 급격한 선형 변동이 발생하는 천이구간 주행 시 윤중감소로 인한 탈선안전도는 취약하게 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.71-74
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• 2011

최근 국제적으로 지진 발생 규모가 증대하고 있으며, 우리나라를 비롯한 많은 나라에서 구조물 및 주요 시설물에 대한 내진설계에 관심이 증대되고 있다. 지진방재는 건물자체의 안전성뿐만 아니라 내부설비 및 소장품에 대한 안전성까지 종합적으로 검토되어야 하며 이를 위한 대책이 필요한 실정이다. 본 연구의 주요목적은 예측 불가한 자연재해인 지진에 대해 일반적인 면진성능을 갖는 기초격리장치로서의 기능을 충실히 수행할 수 있는지를 확인하기 위하여 면진장치를 사용한 구조물의 면진효과를 검증하는 것이다. 또한 설계된 스프링의 탄성계수에 따른 실제 지진 시 응답의 차이를 알아보기 위하여 공진실험 및 진동대 실험을 실시하여 면진테이블 시스템의 면진성능을 평가하였다. 진동대 실험은 미국 "NEBS Requirements"에서 규정하는 요구응답스펙트럼에 상응하는 임의 지진파를 적용하였고 각각 x축과 z축 가진 후, x-y-z 축을 동시에 가진하여 수행하였다. 시험응답스펙트럼(Test Response Spectrum)은 요구응답스펙트럼(RRS)에 포락하도록 시험하여 최대가속도는 x축 방향 가진 시 90%의 감쇠효과가 나타났으며, 3축 방향 가진 시 x축 방향은 58%, y축 방향은 31%의 감쇠효과가 나타났다. 최대상대변위는 설계스트로크 140mm에 대하여 최대 85.54mm의 변위가 발생하여 안정적인 거동을 나타내었다. 본 연구에서 제안한 면진테이블 시스템은 중요 첨단장비 및 문화재 등의 전도 및 파괴를 방지하는 데 효과적일 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1337-1347
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• 2013

원통형 GFRP 개인하수 처리시설의 극한거동에 대한 매개변수해석을 수행하였다. 지반을 비선형 스프링으로 대체한 해석모델과 3차원 고체요소를 적용한 두 가지 해석모델이 작성되었다. 보강링의 형태와 지반조건의 변화에 따른 개인하수처리시설의 극한거동이 분석되었다. Ramberg-Osgood 모델과 Druker-Prager 모델이 각각 GFRP 및 지반의 비선형성을 나타내기 위하여 적용되었다. 원통형 개인하수처리시설 내부에 설치된 강관 보강링의 직경과 두께 및 지반 탄성계수 및 내부마찰각 등을 매개변수로 하여 하중-변위 관계, 축방향 변형률 및 후프방향 변형률 등이 유한요소해석을 통하여 도출되었고 여러 매개변수들이 강관으로 보강된 개인하수처리시설의 극한강도에 미치는 영향들이 분석되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 춘계학술대회논문집; 한국과학연구소, 21 May 1993
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• pp.86-92
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• 1993

자동차의 현가장치에 대한 능동제어연구는 국내외적으로 활발히 진행되어 왔다. 수동식현가장치는 단순히 스프링과 감쇠기로 차체의 진동을 수동 제어 하므로 성능 향상에 한계가 존재하게 된다. 수동식 현가장치가 강성계수와 감쇠계수를 조절함으로써 차체로 들어오는 진동을 억제하는 반면, 능동식제 어는 보통 유압을 이용하여 효율적으로 차체에 들어오는 진동을 억제시키게 된다. 일반적으로 자동차가 능동현가장치 설계시 요구되는 사항은 탑승자의 승차감, 조종성, 현가장치의 공간확보 문제, 경제성(제어력), 실제적으로 자동 차에 적용할 수 있는 능동제어기법인가 하는 문제이다. 자동차 능동식 현가 장치는 보통 1/4 car (2자유도계), Full-car 모델 (7자유도계) 등으로 모델링 을 하여 능동제어기를 설계한다. 1/4 car 모델의 특징은 해석이 비교적 단순 하고 현가장치의 동적거동을 이해하는데 유용하고 실험을 하거나 실제 자동 차에 적용하기 쉬운 반면에 Full-car 모델에 비해 제어력의 효율이 떨어진다 는 단점이 있다. 그 이유는 1/4 car 모델은 차체의 동역학적 특성을 고려하 여 설계하지 않았기 때문에 4개의 독립현가차축에서는 오직 그 현가축방향 으로 발생하는 수직방향의 진동만을 제어하기 때문이다. 따라서 동역학적 역 성에 기인하는 운동을 제어하는 비효율적인 제어력이 공급된다는 단점을 갖 는다. 이에 비해 full-car 모델은 주행모드(수직, 롤링, 피칭운동)간의 연성을 고려하여 제어기를 설계할 수 있기 때문에 1/4 car 모델에 비해 제어력의 효 율이 높다는 장점이 있는 반면에 모델이 수학적으로 복잡하므로 제어력을 구하는데 계산량이 많고, 실제 자동차에 적용하기에 복잡하다는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 쉽게 실험할 수 있고, 실용화할 수 있는 1/4 car 모델에 대하여 능동제어기를 설계하여 실제자동차에 능동제어기를 적용할 때 참고가 될 수 있도록 하였다. 자동차는 저주파영역의 밴드통과필터 역할 을 하므로 저주파에서의 성능, 특히 탑승자가 민감하게 느끼는 0.5Hz - 10Hz 부근의 주파수성능은 승차감, 조종성에 상당히 중요하다. 이에 본 논문 에서는 0.5Hz - 10Hz 부근의 승차감, 조종성의 향상에 초점을 두고 차체의 속도를 출력변수로 한 LQG/LTR 제어기를 설계하였다. LQG/LTR 설계기법 은 안정도-강인성이 좋은 체계적인 설계기법으로서 전 상태를 측정할 필요 가 없으므로 실제 적용시 효과적이다. 또한 자동차의 제원의 변화에 대한 고 유치의 민감도해석과 새로운 개념으로 안정도-강인성(Robustness)해석을 하 여 수동시스템과 능동시스템의 강인성을 비교하였다.