• 제목/요약/키워드: Lightweight process

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A coupled finite element/meshfreemoving boundary method for self-piercing riveting simulation

  • Cai, Wayne;Wang, Hui-Ping;Wu, C.T.
    • Interaction and multiscale mechanics
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    • 제6권2호
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    • pp.257-270
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    • 2013
  • The use of lightweight materials has been steadily increasing in the automotive industry, and presents new challenges to material joining. Among many joining processes, self-piercing riveting (SPR) is particularly promising for joining lightweight materials (such as aluminum alloys) and dissimilar materials (such as steel to Al, and metal to polymer). However, to establish a process window for optimal joint performance, it often requires a long trial-and-error testing of the SPR process. This is because current state of the art in numerical analysis still cannot effectively resolve the problems of severe material distortion and separation in the SPR simulation. This paper presents a coupled meshfree/finite element with a moving boundary algorithm to overcome these numerical difficulties. The simulation results are compared with physical measurements to demonstrate the effectiveness of the present method.

민감도 해석을 이용한 로우어 컨트롤 암의 구조 최적설계 (Structure Optimization for a Lower Control Arm Using Sensitivity Analysis)

  • 송병철;조영직;김주형;이권희;박영철
    • 한국기계가공학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.17-21
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    • 2008
  • Recently developed automotive components are of lightweight nature, providing automobiles with a high fuel efficiency and performance. In response to those trends of car developments, this study proposes a structural optimization method for the lower control ann. Lightweight design of lower control am can be achieved through two approaches: design and material technology. In this research, the former includes optimization technology, and the latter the technologies for selecting aluminum as a steel-substitute material. In this research, the design of experiments(DOE) built in ANSYS WORKBENCH are utilized to determine the optimum shape of a Lower Control Arm. And optimum design is compared first model and reduced design variable model that considered sensitivity using orthogonal array.

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미끄러짐 모드에서의 경량 재료를 이용한 이중외팔보 시험편의 파손 특성 (Fracture Characteristic of Double Cantilever Beam Specimen Using Lightweight Material at Sliding Mode)

  • 김재원;조재웅
    • 한국기계가공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.16-23
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    • 2021
  • The fracture characteristic of the bonded interface under the application of a sliding load to a double cantilevered specimen manufactured using lightweight material was examined. Inhomogeneously bonded materials such as Al6061-T6, CFRP, and CFRP-Al were employed. In the experiment, the specimen was loaded on both directions by applying a shearing load to the bonding interface. The experimentally obtained stress, specific strength and energy release rate values were examined. CFRP exhibited excellent specific strength. The experimental results demonstrated that the inhomogeneous bonded material CFRP-Al exhibited an overall high performance in comparison with the single materials.

적응적 내부 경계 레벨셋 기반 위상최적화를 이용한 쉘 구조물의 경량화 설계 (Lightweight Design of Shell Structures Using Adaptive Inner-Front Level Set Based Topology Optimization (AIFLS-TOP))

  • 박강수;윤성기
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권12호
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    • pp.1180-1187
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    • 2007
  • In the present work, topology optimization method using adaptive inner-front level set method is presented. In the conventional level set based topology optimization method, there exists an incapability for inner-front creation during optimization process. In this regard, as a new attempt to avoid and to overcome the limitation, an inner-front creation algorithm is proposed. In the inner-front creation algorithm, the strain energy density of a structure along with volume constraint is considered. Especially, to facilitate the inner-front creation process during the optimization process, the inner-front creation map which corresponds to the discrete valued function of strain energy density is constructed. In the evolution of the level set function during the optimization process, the least-squares finite element method (LSFEM) is employed. As an application to shell structures, the lightweight design of doubly curved shell and segmented mirror is carried out.

석탄 바닥재와 점토를 이용한 인공경량골재 제조 (Manufacturing artificial lightweight aggregates using coal bottom ash and clay)

  • 김강덕;강승구
    • 한국결정성장학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.277-282
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    • 2007
  • 화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재(bottom ash)와 점토를 혼합하여 성형 후, 소성하여 인공경량골재를 제조하고, 소성온도와 조성 변화에 따른 물성을 분석하였다. 바닥재는 입경이 4.75mm 이상인 입자가 13wt% 정도로 거친 분말로 압출성형을 위하여 미분쇄 공정이 필요하였다. 또한 바닥재는 미연탄소(C)를 다량 함유하고 있어 소결 시 C의 산화반응과 이에 따른 가스발생으로 소결체의 경량화를 유도하였다. 점토에 바닥재 첨가량이 증가할수록 소성 지수가 감소하였고 이에 따라 성형체의 성형성이 저하되었으나 바닥재 첨가량이 40wt% 까지의 성형체는 소성 지수 및 소성 한계값이 각각 약 10과 22로서 압출성형이 가능하였다. 바닥재가 $30{\sim}50wt%$ 첨가되고 $1150{\sim}1200^{\circ}C$ 범위에서 소결된 골재는 부피비중 $1.3{\sim}1.5$, 흡수율 $14{\sim}16%$를 나타냈고 따라서 고층빌딩이나 교량 등의 골재대체재로써의 가능성이 확인되었다.

개발 생산성 향상을 위한 분산 시스템 기반의 프레임워크 설계 (A Design of Framework based on Distributed System for Enhancing Productivity)

  • 최병하;최승교;조경산
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.53-60
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    • 2012
  • 본 논문은 분산 시스템 기반에서 경량급 프레임워크의 간단한 개발 주기를 지원하며 분산 처리가 가능한 IPO(Input-Process-Output) 모델 기반의 프레임워크를 제안한다. 제안 프레임워크는 입력 함수, 처리 함수, 출력 함수를 가진 클래스를 개발하면 분산 시스템의 표현 계층과 중간 계층에서 하나의 응용 프로그램으로 실행되도록 지원해준다. 또한 이 기법의 특징으로 응용 프로그램 개발시 분산 시스템 의존적인 부분을 제거하며, 개발-구축-배치-검증의 개발 주기를 개발-검증 주기로 감소시킨다. 이 기법의 생산성 향상과 성능 검증하기 위해 기존의 분산 시스템과 경량급 프레임워크의 응용 프로그램을 제안 기법의 응용 프로그램과 비교 분석한다. 그 결과 상당한 코드 감소와 분산 시스템 의존적인 부분이 감소하여 개발 생산성을 향상시키고 경량급 시스템에 비해 상대적으로 안전적인 성능을 보인다.

적층가공 특화설계기법을 이용한 스페이스 프레임 차체 노드 부품 개발 (Node Part Development of Vehicle Body with Space Frame Using Design Technology for Additive Manufacturing)

  • 양민석;장진석;김다혜;성지현;김정태;조영철;이재욱
    • 한국기계가공학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.45-52
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    • 2020
  • Recently, design for additive manufacturing (DfAM) technology has become a prominent design methodology for exploiting 3D printing, which leads the Fourth Industrial Revolution. When manufactured by the 3D printing method, it is possible to produce several shapes compared to the conventional casting or cutting process. DfAM-as a newly-proposed design methodology-can be used to specially design products with various shapes to apply functional requirements. Topology optimization verifies load paths to determine the draft design, and a shape-optimized design with objective functions for weight reduction enables efficient lightweight product design. In this study, by using these two DfAM technologies, a lightweight and optimal design is constructed for a node part of a vehicle body with a space frame designed for a lightweight vehicle. DfAM methodologies for concept design and detailed design, and the associated results, are presented. Finally, the product was additively manufactured, a fatigue performance test was performed, and the design reliability was verified.

효율적인 객체 검출을 위해 Attention Process를 적용한 경량화 모델에 대한 연구 (A Study on Lightweight Model with Attention Process for Efficient Object Detection)

  • 박찬수;이상훈;한현호
    • 디지털융복합연구
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    • 제19권5호
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    • pp.307-313
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    • 2021
  • 본 논문에서는 기존 객체 검출 방법 대비 매개변수를 감소시킨 경량화 네트워크를 제안하였다. 현재 사용되는 검출 모델의 경우 정확도 향상을 위해 네트워크 복잡도를 크게 늘렸다. 따라서, 제안하는 네트워크는 EfficientNet을 특징 추출 네트워크로 사용하였으며, 후속 레이어는 저수준 세부 특징과 고수준의 의미론적 특징을 활용하기 위해 피라미드 구조로 형성하였다. 피라미드 구조 사이에 attention process를 적용하여 예측에 불필요한 노이즈를 억제하였다. 네트워크의 모든 연산 과정은 depth-wise 및 point-wise 컨볼루션으로 대체하여 연산량을 최소화하였다. 제안하는 네트워크는 PASCAL VOC 데이터셋으로 학습 및 평가하였다. 실험을 통해 융합된 특징은 정제 과정을 거쳐 다양한 객체에 대해 견고한 특성을 보였다. CNN 기반 검출 모델과 비교하였을 때 적은 연산량으로 검출 정확도가 향상되었다. 향후 연구로 객체의 크기에 맞게 앵커의 비율을 조절할 필요성이 사료된다.

섬유 혼입률에 따른 섬유보강 경량골재 콘크리트의 역학적 특성 (Effect of Volume Fraction of Fibers on the Mechanical Properties of a Lightweight Aggregate Concrete Reinforced with Polypropylene Fibers)

  • 이행기;송수용
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제18권6호
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    • pp.743-748
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    • 2006
  • 본 논문은 오토클레이브 양생과정 없이 제작되는 섬유보강 경량골재 콘크리트(FRLAC)의 섬유 혼입률에 따른 역학적 특성의 변화를 알아보기 위해 수행된 실험적 연구의 결과에 대해 서술하고 있다. FRLAC는 폴리프로필렌 섬유와 경량골재를 혼입함으로써 기포 콘크리트의 강도를 증진시켰다. 섬유의 혼입률이 FRLAC의 역학적 특성에 미치는 영향을 알아보고 최적 섬유 혼입량을 결정하기 위해 폴리프로필렌 섬유의 혼입률이 0%, 0.10%, 0.25%, 0.50%인 공시체들을 제작하여 일련의 압축강도시험과 휨강도시험을 수행하였다. 시험 결과 0.25%의 섬유 혼입률에서 압축강도가 가장 많이 증대되었고, 섬유가 FRLAC의 균열진전을 제어함을 알 수 있었다.

탄소 소재 치밀화 공정의 밀도향상을 위한 최적 조건 설정 (Finding Optimal Conditions for the Densification Process of Carbon Materials)

  • 권충희;양재경
    • 산업경영시스템학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.76-82
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    • 2017
  • Recently, the material industry in the world has started appreciating the value of new materials that can overcome the limitation of steel material. In particular, new materials are expected to play a very important role in the future industry, demonstrating superior performance compared to steel in lightweight materials and ability to maintain in high temperature environments. Carbon materials have recently increased in value due to excellent physical properties such as high strength and ultra lightweight compared to steel. However, they have not overcome the limitation of productivity and price. The carbon materials are classified into various composites depending on the purpose of use and the performance required. Typical composites include carbon-glass, carbon-carbon, and carbon-plastic composites. Among them, carbon-carbon composite technology is a necessary technology in aviation and space, and can be manufactured with high investment cost and technology. In this paper, in order to find the optimal conditions to achieve productivity improvement and cost reduction of carbon material densification process, the correlation between each process parameters and results of densification is first analyzed. The main process parameters of the densification process are selected by analyzing the correlation results. And then a certain linear relationship between major process variables and density of carbon materials is derived by performing a regression analysis based on the historical production result data. Using the derived casualty, the optimal management range of major process variables is suggested. Effective process operation through optimal management of variables will have a great effect on productivity improvement and manufacturing cost reduction by shortening the lead time.