• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.266-273
• /
• 2003

The purpose of this study is to obtain the effects of the parameters of the suspension system in railway rolling-stock for KT-23 type Passenger vehicle. According to the analysis and the small scale model car test. optimal condition was obtained for the stiffness ratio of secondary spring to primary spring of the suspension system and the mass ratio of the bogie frame to the car body. The analysis of the study shows that if the car body mass is increased or secondary stiffness Is lowered, the vertical vibration level is reduced and the passenger comfort can be improved. Especially, strong peaks are occurred in the frequencies corresponding to the rotational speed of driving axle and vehicle wheel. Hence, in order to obtain the dynamic characteristics through the small scale model car, the driving method of the vehicle on the test bench, rotational characteristics of the wheel and the natural modes of vehicle should be investigated and be modified.

• Coupled systems mechanics
• /
• 제12권1호
• /
• pp.1-20
• /
• 2023

On the basis of the explicit time-domain method, an investigation is performed on the influence of the rotational stiffness and rotational damping of the vehicle body and front-rear bogies on the dynamic responses of the vehicle-bridge coupled systems. The equation of motion for the vehicle subsystem is derived employing rigid dynamical theories without considering the rotational stiffness and rotational damping of the vehicle body, as well as the front-rear bogies. The explicit expressions for the dynamic responses of the vehicle and bridge subsystems to contact forces are generated utilizing the explicit time-domain method. Due to the compact wheel-rail model, which reflects the compatibility requirement of the two subsystems, the explicit expression of the evolutionary statistical moment for the contact forces may be performed with relative ease. Then, the evolutionary statistical moments for the respective responses of the two subsystems can be determined. The numerical results indicate that the simplification of vehicle model has little effect on the responses of the bridge subsystem and the vehicle body, except for the responses of the rotational degrees of freedom for the vehicle subsystem, regardless of whether deterministic or random analyses are performed.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.750-758
• /
• 2016

일반적으로 시스템을 강성체로 설계할 경우 시스템의 구조적 안정성을 확보할 수 있으나 유리잔을 잡거나 작은 수술용 도구로 사용하는 등의 사용용도에 따라 활용성이 제한될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 유연한 재질을 사용하여 강성조절이 가능한 메커니즘에 대한 연구가 다양하게 이루어져 왔다. 기존에 연구했던 강성체와 연성체의 연속구조로 이루어진 모델에 텐던을 삽입한 구조를 이용한 가변강성 메커니즘을 통하여 가변강성 구조체에 대한 가능성을 확인하였다. 그러나 필요로 하는 가변강성을 충족하기 위한 구조체의 설계 변수에 대한 연구가 필요하였다. 따라서 본 연구에서는 가변강성 메커니즘의 다양한 변수 변화에 따른 강성변화 실험을 통해 강성의 경향성을 파악하고자 하였다. 실험 결과 지름이 클수록 강성은 증가하며 강성의 증가폭 또한 늘어난다. 또한 연성체 길이가 짧을수록 강성이 증가하며 텐던을 당겨 연성체를 압착할 경우 강성값은 비선형적으로 증가하였다. 동일 조건에서 연성체 길이변화에 따른 강성 증가폭과 강성체의 길이 변화에 따른 강성 증가폭을 비교하였을 때 연성체 길이 변화가 강성체 길이 변화 보다 강성값 변화에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 또한, 해석값이 실험값에 비하여 정확성은 낮지만, 가변강성의 경향성을 확인하기 위하여 해석적인 방법을 통한 강성을 예측해보았다. 이러한 변수변화 실험 결과는 필요로 하는 강성값을 충족하는 가변강성 메커니즘 설계에 활용할 수 있을 것이다.

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

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권12호
• /
• pp.797-803
• /
• 2019

본 연구는 동력분산형 고속열차의 횡방향 진동을 저감하기 위하여 진행되었다. 동역학 해석을 통한 연구에서 동력분산형 고속열차 시제차량(HEMU-430X)은 고속열차에서 주로 사용되는 차륜프로파일(XP55, GV40, S1002)에 관계없이 낮은 등가답면구배에서 횡방향 진동이 커지고, 차륜 마모가 진행되어 등가답면구배가 커지면 횡진동이 감소하는 경향을 보였다. 이는 HEMU-430X에 적용된 현가장치 특성치들의 조합된 결과로 인해 등가답면구배가 낮을 때 차체와 대차가 1.4Hz의 주파수로 공진하여 차체 헌팅이 발생되기 때문이다. 고속열차의 횡방향 진동저감에 대한 해외 사례에서 요댐퍼의 유압강성(Hydraulic stiffness)을 낮추어 진동을 개선한 사례를 고찰하였다. 요댐퍼의 시리즈 강성은 유압강성과 탄성조인트의 조합인데 본 연구에서는 유압강성 조정대신 비교적 간단하게 할 수 있는 탄성조인트의 강성을 낮추어 횡방향 진동을 개선하고자 하였다. 신규 제작된 탄성조인트를 적용한 요댐퍼의 시리즈 강성은 기존 요댐퍼 대비 60% 수준으로 낮았다. 60% 수준의 시리즈 강성이 적용된 요댐퍼를 HEMU-430X의 TC~M2 3량에 설치하여 시운전 시험을 수행하였다. 시운전 시험 결과 TC를 선두로 한 하행 주행 시 TC~M1의 횡방향 진동이 개선되고, MC를 선두로 한 상행 주행 시 후미 TC차량의 횡진동이 개선되는 결과를 보였다. 본 연구의 진동저감 방안은 향후 영업운전을 위해 도입되는 EMU-250 및 EMU-320의 횡방향 진동 문제 발생 시 해결책으로 적용할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제11권2호
• /
• pp.211-219
• /
• 2001

This paper presents the tangent stiffness method for 3-D geometrically nonlinear folding analysis of a reversal arch. Experimental tests are conducted to verify the numerical analysis. The tangent stiffness method can accurately evaluate the geometrical nonlinearity due to the element translating as a rigid body, and the method can exactly handle the large rotation of the element in space. The arch in the experiment is made from a thin flat bar, and it is found that the folding process of the arch may be captured exactly by the numerical analysis with a model consisting of only 18 elements with the same properties.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제24권1호
• /
• pp.110-117
• /
• 2000

Vibration modes obtained from a modal analysis can be better explained from a screw theoretical standpoint. A vibration mode can be geometrically interpreted as a pure rotation about the vibration center in a plane and as the twisting motion on a screw in a three dimensional space. This paper, presents the method to diagonalize a spatial stiffness matrix by use of a parallel axis congruence transformation. It also describes that the stiffness matrix diagonalized by a congruence transformation, can have the planes of symmetry depending on the location of the center of elasticity. For a plane of symmetry, any vibration mode can be expressed by the axis of vibration. Analytical solutions for the axis of vibration has been derived.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
• /
• pp.421-425
• /
• 2007

In the fabrication of dry adhesive structure, increasing contact-points or contact-area is the primary goal because the adhesive force grows in proportion to the contact-area. The simplest way to extend the contact surface is the fabrication by using soft materials. However, the column-array structure could confront the matting phenomenon which columns are stuck together. Therefore, we need a novel design to reduce the effective stiffness with adequate stiff materials like a gecko's setae. In this study, we propose a novel design for the dry adhesive structure. Moreover, we analyzed whether the adhesive structure conforms the rough surface sufficiently through finite element method adopted the non-bonding interaction as the body force. Also, we fabricated the novel structures via UV lithography and some techniques. In addition, we examined the adhesive force of the novel structures.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제47권3호
• /
• pp.345-359
• /
• 2013

For the purpose of investigating the free vibration response of the spatial curved beams, the governing equations are derived in matrix formats, considering the variable curvature and torsion. The theory includes all the effects of rotary inertia, shear and axial deformations. Frobenius' scheme and the dynamic stiffness method are then applied to solve these equations. A computer program is coded in Mathematica according to the proposed method. As a special case, the dynamic stiffness and further the natural frequencies of a cylindrical helical spring under fixed-fixed boundary condition are carried out. Comparison of the present results with the FEM results using body elements in I-DEAS shows good accuracy in computation and validity of the model. Further, the present model is used for reciprocal spiral rods with different boundary conditions, and the comparison with FEM results shows that only a limited number of terms in the resultant provide a relatively accurate solution.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제14권11호
• /
• pp.1059-1065
• /
• 2004

In this paper, the dynamic characteristic analysis of carriage structure supported by air bearings were performed. Toward this end, the characteristics of air bearing were numerically analyzed to estimate the stiffness of the air bearing and the clearance between air bearing and guide surface. The modal analysis of the carriage structure was performed by using finite element method, and the experimental modal analysis was also performed to validate the finite element model, where rigid body modes were compared to validate the stiffness of the air bearings. From the results, the air spring stiffness can be estimated within the range of acceptable accuracy under any pressure and clearance condition.