• Smart Structures and Systems
• /
• 제13권6호
• /
• pp.993-1014
• /
• 2014

In civil engineering, revolving structures (RS) are a unique structural form applied in innovative architecture design. Such structures are able to revolve around themselves or along a certain track. However, few studies are dedicated to safety design or health monitoring of RS. In this paper, a wireless dynamic sensing system is developed for RS, and field tests toward a large revolving auditorium are conducted accordingly. At first, a wheel-rail problem is proposed: The internal force redistributes in RS, which is due to wheel-rail irregularity. Then the development of the sensing system for RS is presented. It includes system architecture, network organization, vibrating wire sensor (VWS) nodes and online remote control. To keep the sensor network identifiable during revolving, the addresses of sensor nodes are reassigned dynamically when RS position changes. At last, the system is mounted on a huge outdoor revolving auditorium. Considering the influence of the proposed problem, the RS of the auditorium has been designed conservatively. Two field tests are conducted via the sensing system. In the first test, 2000 people are invited to act as the live load. During the revolving process, data is collected from RS in three different load cases. The other test is the online monitoring for the auditorium during the official performances. In the end, the field-testing result verifies the existence of the wheel-rail problem. The result also indicates the dynamic sensing system is applicable and durable even while RS is rotating.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.139-148
• /
• 2015

자갈궤도에서 레일과 침목을 연결하는 체결장치의 레일패드 강성이 증가함에 따라 윤중이 증가하고 궤도틀림진전이 증가되어 궤도유지보수비가 증가하게 된다. 반면에 레일패드강성이 감소하면 차량운행에 따른 전력소모비가 증가하게 된다. 따라서 자갈궤도 설계 시에 차량과 궤도 및 운영조건을 고려하여 궤도유지보수비와 전력소모비를 가급적 작게 할 수 있는 적정 레일패드강성을 결정하는 것은 철도 경제성 확보차원에서 중요한 과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 L$\acute{o}$pez Pita 등이 제시한 자갈궤도에서의 최적레일패드 강성을 평가하는 프로세서를 기초로 적정 레일패드강성 범위를 구하였다. 연구결과에 중요한 영향을 주는 레일패드강성에 따른 윤중변화를 보다 정확하게 평가하기 위하여 궤도구성품의 거동특성을 보다 상세하게 고려할 수 있는 고도화된 수치해석적 기법을 사용하여 평가하였다. 또한 국내에서의 차량, 궤도 운영조건을 고려함으로써 국내에서 궤도설계에 적용할 수 있는 적정 레일패드강성 범위를 도출하였다.

• Wind and Structures
• /
• 제20권2호
• /
• pp.143-168
• /
• 2015

A numerical model for analyzing air-train-track interaction is proposed to investigate the dynamic behavior of a high-speed train running on a track in crosswinds. The model is composed of a train-track interaction model and a train-air interaction model. The train-track interaction model is built on the basis of the vehicle-track coupled dynamics theory. The train-air interaction model is developed based on the train aerodynamics, in which the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed to deal with the dynamic boundary between the train and the air. Based on the air-train-track model, characteristics of flow structure around a high-speed train are described and the dynamic behavior of the high-speed train running on track in crosswinds is investigated. Results show that the dynamic indices of the head car are larger than those of other cars in crosswinds. From the viewpoint of dynamic safety evaluation, the running safety of the train in crosswinds is basically controlled by the head car. Compared with the generally used assessment indices of running safety such as the derailment coefficient and the wheel-load reduction ratio, the overturning coefficient will overestimate the running safety of a train on a track under crosswind condition. It is suggested to use the wheel-load reduction ratio and the lateral wheel-rail force as the dominant safety assessment indices when high-speed trains run in crosswinds.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.535-544
• /
• 2011

레일 표면 결함이 발생할 경우 매우 높은 충격하중이 발생하여 레일 피로 진전 또는 레일 파단에 이를 수 있고 레일이 파단될 경우 열차탈선 등 대형 사고가 발생할 수 있으므로 레일 결함부에 대한 관리기준의 정립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 차량-궤도 동적 상호작용 해석 프로그램을 이용하여, 실제 고속철도 자갈궤도에서 결함이 발생한 43개 지점에서 측정된 레일요철을 입력값으로 하여, 요철 깊이에 따른 충격 윤중과 레일 휨응력을 산정하였다. 궤도틀림을 감안하여 윤중 및 레일 휨응력의 한계값을 설정하고, 해석결과로부터 얻은 윤중 및 레일 휨응력 최대값과 결함 깊이 및 폭과의 상관관계를 분석함으로써 레일 표면 결함부에 대한 관리기준을 제시하였다. 분석 결과, 허용할 수 있는 요철 깊이는 충격 윤중에 의하여 발생할 수 있는 레일 두부의 소성 변형을 방지하기 위하여 관리되어야 하며, 엄격한 조건을 평가할 경우 그 값은 0.2mm 정도가 적당함을 알 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.234-240
• /
• 2017

레일표면 품질지수(QI: Quality Index)가 동적 궤도작용력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 현장측정을 통해 레일연마횟수(Pass)에 따른 레일표면 품질지수의 변화를 분석하였다. 이론식에 근거하여 레일표면 품질지수에 영향을 미치는 매개변수인 열차속도에 따른 상관관계를 분석하였다. 레일연마횟수에 따른 레일표면 품질지수가 동적 궤도작용력에 미치는 영향을 분석한 결과, 레일표면 품질지수는 레일연마가 진행됨에 따라 감소하고 동적 궤도작용력 역시 일정 비율로 감소하는 것으로 분석되었으며, 고속주행 시 레일표면 품질지수에 따라 동적 궤도작용력은 크게 증가하는 것으로 분석되었다. 즉, 레일연마는 레일표면 품질지수를 일정비율로 감소시킬 수 있고, 궤도시스템 전반에 영향을 미치는 동적 궤도상호작용력을 저감 시킬 수 있는 것으로 분석되어 효율적인 레일표면관리를 위해서는 운행 노선의 열차속도를 감안한 레일표면 품질지수의 관리가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제10권2호통권35호
• /
• pp.263-277
• /
• 1998

최근 교량상 주행 차량의 중량화 및 대형화 그리고 교통량의 증대로 교량의 바닥판 등의 피로 손상이 문제화되고 있다. 이러한 손상의 주 요인은 교량의 노면 및 신축 이음부의 단차 위를 주행하는 차량의 동적 접지력으로 볼 수 있다. 이에 대해 바닥판의 거동을 적절하게 해석 할 수 있는 삼차원 동적 응답 해석이 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 삼차원 차량 및 교량 모델을 구축하여 바닥판의 동적 응답 및 차량의 동적 접지력을 계산하고, 신축 이음부에 개재된 단차의 영향에 따른 바닥판의 응답을 평가 해보았다. 해석치는 일본 오오사카의 판신(Hanshin)고속도로 매전(Umeda) 입로교에서 수행한 실측치와 비교하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제17권1호
• /
• pp.75-83
• /
• 2018

본 연구에서는 지반 내 공동에 대하여 긴급복구가 필요한 경우를 대상으로 개발된 포켓형 팽창재료의 거동특성을 분석하고자, 휠트래킹 시험을 통한 동적안정도 및 일축압축강도시험을 이용한 강도특성을 평가하였다. 휠트래킹 시험 결과, 높은 하중조건에서 포켓형 팽창재료로 복구된 지반은 모래지반에 비하여 침하량 증가율이 감소하였다. 즉, 포켓형 팽창재료는 재료의 강성으로 침하억제효과를 나타내는 것으로 확인되었으며, 이는 동적안정도 평가결과에서도 동일하게 나타났다. 휠트래킹 시험 전 후의 일축압축강도시험 결과로부터 공동 긴급복구용 포켓형 팽창재료는 복구된 지반 상부의 하중지지역할이 충분히 가능한 것으로 평가되었다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제39권2호
• /
• pp.35-42
• /
• 2023

Bearing is a mechanical component that supports loads and transmits rotation. As the application of high-value-added products such as semiconductors, aviation, and robots have recently become diverse and more precise, an accurate bearing performance prediction and evaluation technology is required. Bearing performance evaluation can be divided into evaluations based on bearing theory and on numerical analysis. An evaluation based on numerical analysis is a technique that has been highlighted because the problems that remained unsolved owing to time problems can be solved through recent developments in computers. However, current studies have the disadvantage of not considering the essential changes over time and bearing rotation. In this study, bearing performance evaluation based on rigid body dynamic analysis considering rotation and load over time is performed. Rigid body dynamic analysis is performed for deep groove ball bearing to calculate the load applied by the ball. The reliability of the analysis is verified by comparing it with the results calculated using bearing theory. In addition, rigid body dynamic analysis is performed for automotive wheel bearings to calculate the contact angle and load applied by the ball for cases where axial load and radial load are applied, respectively. The effect of rotation and load over time is evaluated from these results.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
• /
• pp.997-1002
• /
• 2007

A guideway vehicle is used in automobile, semiconductor and LCD manufacturing industries to transport products efficiently. Since the operating speed of the guideway vehicle should be increased for maximum productivity, the weight of the vehicle has to be reduced. This may cause parts in the system to fail before the life of the system. Therefore estimation of the fatigue life of the parts becomes an important problem. In this study, the fatigue life of the driving wheel in the guideway vehicle is estimated using a S-N curve. To obtain the fatigue life of a part, the S-N curve, load time history applied on a driving wheel and material property are required. The S-N curve of the driving wheel is obtained using the fatigue experiment on wheels. Load time history of the wheel is obtained from multibody dynamics analysis. To obtain the material properties of the driving wheel, which is composed of aluminum with urethane coating, a compression hardware testing has been done with the static analysis of the FE model. The fatigue life prediction using computational analysis model guarantees the safety of the vehicle at the design stage of the product.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권7호
• /
• pp.699-709
• /
• 2014

본 논문에서는 단일윤축 탈선이론을 적용하여 측풍 조건에서 주행 중인 철도차량의 탈선을 예측하는 방법을 제시하였다. 기존 연구에서는 측풍에 의한 탈선은 모두 전복탈선이라고 가정하여 탈선 예측 이론을 개발하였다. 그러나 이러한 가정은 특수한 주행조건하에서 차륜 타고오름 탈선의 가능성을 무시하고 있다. 또 기존의 측풍 탈선 이론은 주행 중 발생하는 차륜-궤도 사이의 마찰력, 동적상호작용과 같은 주행조건이 탈선에 미치는 영향을 고려할 수 없었다. 본 논문의 방법은 차륜-궤도 사이의 동적 영향, 횡가속도 및 켄트 영향, 측풍 영향 등을 동시에 고려할 수 있었다. 본 이론의 결과를 기존 이론 및 시뮬레이션 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.