NiTi alloy known as its shape memory effect also has superelastic characteristic, which makes it possible to be elastic under large deformation. Since the tensile strength of the alloy is very high and density is low compared to carbon steel, it can be applied to lightweight structural design. In order to design structures with shape memory alloy, finite element analysis is used and a constitutive algorithm based on Aurrichio's model is added to LS-DYNA as a user subroutine. Explicit time integration and shell element formulation are used to simulate thin-walled structures. The algorithm uses Drucker-Prager type loading condition to calculate martensite volume fraction during the transformation. The implemented algorithm is verified in uni-axial loading condition and martensite phase transformation can be detected well with the algorithm. In this study, as a energy absorbing structure, thin-walled tube is modeled with finite elements and the deformation behavior is studied. Simulation results has shown that the martensite transformation was generated in loading condition. After plastic deformation reached, the load decreases linearly without reverse martensite transformation.
This paper describes the process of analyzing vehicle stiffness in terms of frequency band in order to improve vehicle handling. Vehicle handling and ride comfort are highly related to the systems such as suspension, seat, steering, and the car body design. In existing analytical processes, the resonance frequency of a car body is designed to be greater than 25 Hz in order to increase the stiffness of the body against idle vibration. This paper introduces a method for using a band with a frequency lower than 20 Hz to analyze how stiffness affects vehicle handling. Accordingly, static stiffness analysis of a 1g cornering force was conducted to minimize the deformation of vehicle components derived from a load on parts attached to the suspension. In addition, this technology is capable of achieving better performance than older technology. Analysis of how body attachment stiffness affects the dynamic stiffness of a bushing in the attachment parts of the suspension is expected to lead to improvements with respect to vehicle handling and road noise. The process of developing a car body with a high degree of stiffness, which was accomplished in the preliminary stage of this study, confirms the possibility of improving the stability performance and of designing a lightweight prototype car. These improvements can reduce the time needed to develop better vehicles.
A reliable automatic passenger counting (APC) system is a key point in transportation related to the efficient scheduling and management of transport routes. In this study, we introduce a lightweight head detection network using deep learning applicable to an embedded system. Currently, object detection algorithms using deep learning have been found to be successful. However, these algorithms essentially need a graphics processing unit (GPU) to make them performable in real-time. So, we modify a Tiny-YOLOv3 network using certain techniques to speed up the proposed network and to make it more accurate in a non-GPU environment. Finally, we introduce an APC system, which is performable in real-time on embedded systems, using the proposed head detection algorithm. We implement and test the proposed APC system on a Samsung ARTIK 710 board. The experimental results on three public head datasets reflect the detection accuracy and efficiency of the proposed head detection network against Tiny-YOLOv3. Moreover, to test the proposed APC system, we measured the accuracy and recognition speed by repeating 50 instances of entering and 50 instances of exiting. These experimental results showed 99% accuracy and a 0.041-second recognition speed despite the fact that only the CPU was used.
The necessity for environment-friendly material development has emerged in the recent automotive field due to stricter regulations on fuel economy and environmental concerns. Accordingly, the automotive industry is paying attention to carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material with high strength and stiffness properties while the lightweight. In this study, we determine a shape of lower control arm (LCA) for maximizing the strength and stiffness by optimizing the thickness of each layer when the stacking angle is fixed due to the CFRP manufacturing problems. Composite materials are laminated in the order of $0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $-45^{\circ}$ with a symmetrical structure. For the approximate optimal design, we apply a sequential two-point diagonal quadratic approximate optimization (STDQAO) and use a process integrated design optimization (PIDO) code for this purpose. Based on the physical properties calculated within a predetermined range of laminate thickness, we perform the FEM analysis and verify whether it satisfies the load and stiffness conditions or not. These processes are repeated for successive improved objective function. Optimized CFRP LCA has the equivalent stiffness and strength with light weight structure when compared to conventional aluminum design.
The automotive manufactures increase their use of lightweight materials to improve fuel economy and energy usage has a significant influence on the choice of developing materials. To meet this requirements manufacturers are replacing individual body parts with lightweight metals, for these the process treating and painting surfaces is changing. The pre-coated steels are newly developed to avoid the conventional complex and non-environmental painting process in the body-in-white car manufacturing. The development of new joining techniques is critically needed for pre-coated steel sheets, which are electrically non-conductive materials. In the present study, dissimilar combination of pre-coated steel and galvanized steel sheets were joined by the self-piercing rivet, adhesive bonding and hybrid joining techniques. The tensile shear test and free falling high speed crash test were conducted to evaluate the mechanical properties of the joints. The highest tensile peak load with large deformation was observed for the hybrid joining process which has attained 48% higher than the self-piercing rivet. Moreover, the hybrid and adhesive joints were observed better strain energy compared to self-piercing rivet. The fractography analyses were revealed that the mixed mode of cohesive and interfacial fracture for both the hybrid and adhesive bonding joints.
소형의 다리형 주행 로봇은 몸체의 크기 대비 바퀴주행보다 높은 장애물을 극복할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 이점을 활용하여 다양한 형태의 다리 주행 소형 로봇이 개발되었다. 본 논문에서는 기존의 단면 주행을 넘어 양면 주행이 가능한 12족 생체모사 크롤링 로봇을 제안한다. 주행 로봇은 험지 주행 시에 전복되거나 자세가 흐트러지는 경우가 자주 발생한다. 12족 양면 주행로봇은 전복이 되어도 지체 없이 곧바로 주행이 계속 가능하다. 양면 주행을 위한 핵심 메커니즘은 구동부를 공유하는 것이다. 몸체부의 중간에 위치한 힘 전달 구조가 위와 아래에 위치한 모든 다리로 움직임을 전달한다. 이와 같이, 유사한 기능을 수행하는 구조물을 통합하여 구조의 간소화와 경량화를 달성하였다. 또한, 무게를 줄이기 위하여 종이 기반의 복합재를 사용하여 32g의 경량 설계를 수행하였다. 로봇의 성능을 평가하기 위해, 윗면과 아랫면 모두에 대해 주행 테스트를 실시하였다. 그 결과 윗면으로 주행 시 0.52m/s, 아랫면으로 주행 시 0.42m/s의 속력을 보여주어, 양면 모두 성공적인 주행이 가능함을 확인하였다.
CAE 기반 구조최적설계법인 위상최적설계와 형상최적설계를 크레인의 경량화에 적용하였다. 붐은 단면 형상을 설계 변수로 변화시키면서 질량의 최소화를 최적설계의 목적함수로 하고 붐의 정적강도와 동적강성이 초기 모델의 성능에 비해서 저하되지 않아야 한다는 제한조건을 설정하였다. 구조해석 및 최적설계는 상용소프트웨어인 Hyperworks를 이용하여 수행하였으며 붐의 단면 형상의 변형에 따르는 요소망의 변동은 모핑 기능을 사용하여 수치 안정성을 확보하였다. 붐의 지지부는 초기 모델을 단순화시킨 설계 영역을 설정하고 이를 삼차원 솔리드 요소로 이산화한 후 위상최적설계를 수행하였다. 최적설계 결과 시스템의 전체 동적, 정적 강성을 저하시키지 않은 채로 붐은 19%, 지지부는 17% 경량화시킬 수 있었다.
It is well known that the targeted fuel efficiency could only be achieved by more than 40% reduction of the vehicle weight through improved design and extensive utilization of lightweight materials. In order to obtain the goal of the weight reduction of automobiles, the researches about lighter and stronger rear sub-frame have been studied without sacrificing the safety of rear sub-frame. In this study, the weight reduction design process of rear sub-frame could be proposed based on the variation of von-Mises stress contour by substituting an AA6061 (aluminum 6061 alloy) having tensile strength of 310 MPa grade instead of SAPH440 steels. In addition, the stress ratio variations (stress over fatigue limit) of the rear sub-frame were examined and compared carefully. It could be reached that this approach method could be well established and be contributed for light-weight design guide and the optimum design conditions of the automotive rear sub-frame development.
Magnesium has a long tradition of use as a lightweight material in the field of automotive industry. This paper presents the design optimization process of Mg armrest frame to minimize its weight by replacing the steel frame. formerly, the analysis of steel armrest frame was peformed to determine the design specifications for Mg armrest frame. The initial design of Mg armrest frame was carried out by topological optimization technique. After six types of design variables and four types of response variables were defined, DOE(Design of Experiment) and RSM (Response Surface Method) were applied in order to measure sensitivity of design variables and realize optimization through regression model. After design optimization, the weight of the optimized Mg armrest frame was reduced by about 3% compared to the initial design of the Mg frame and was decreased by 41.7% in comparison with that of the steel frame. Some prototypical armrest frames were also made by die casting process and tested. The results were satisfying for its design specifications.
The recent development of core techniques in the IT industry can be summarized as a technical advancement for safety and convenience, and mechanical technology for being "eco-friendly" and lightweight. Under these circumstances, research of lightweight material has become attractive. In this study, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) laminate specimens are subjected to a tensile test using the UTM(Universal Testing Machine, AG-IS 100 kN) to estimate their mechanical properties in terms of the Hole machining impact evaluation. The FEM (Finite Elements Method) analysis method is applied and the material properties obtained from basic experiments such as the Tensile test, the compressive test, and the shear test. CFRP materials properties from a previous study, as well as a finite element analysis program for Hole machining CFRP was compared with the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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