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김동성,유민영,김희성,최주호,Kim, Dong-Seong,Yoo, Min-Young,Kim, Hee-Seong,Choi, Joo-Ho 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.6
본 연구에서는 고체로켓의 임무 수행 중 연소실 내압으로 인해 발생하는 고체로켓 케이스의 3가지 고장(응력파괴, 균열파괴, 볼트 체결 부 파손) 확률을 효과적으로 예측하는 기법을 개발하였다. 전체적인 확률계산 과정은 다음과 같다: 1) 고체로켓 모터의 고장모드에 영향을 주는 설계 변수선정 및 확률분포 부여, 2) 연소해석을 통한 로켓의 최대작동압력(maximum expected operating pressure, MEOP)의 확률분포 계산, 3) 케이스의 응력과 변형 형상을 구하기 위한 유한요소해석, 4) 3가지 고장함수에 대한 신뢰도예측의 수행, 계산의 편의를 위해 유한요소모델은 축대칭으로 가정하였고 볼트 체결 부의 접촉을 고려하였다. 효율적인 신뢰도예측을 위해 FORM(first-order reliability method) 기법을 통해 MPP(most probable failure point)를 탐색한 후, LHS(latin hypercube sampling)와 반응표면기법을 적용하여 고장모드를 다항식으로 근사화하며, 중요도 추출법을 적용하여 고장확률을 계산하였다. In this paper, an efficient technique is developed to predict failure probability of three failure modes(case rupture, fracture and bolt breakage) related to solid rocket motor case due to the inner pressure during the mission flight. The overall procedure consists of the steps: 1) design parameters affecting the case failure are identified and their uncertainties are modelled by probability distribution, 2) combustion analysis in the interior of the case is carried out to obtain maximum expected operating pressure(MEOP), 3) stress and other structural performances are evaluated by finite element analysis(FEA), and 4) failure probabilities are calculated for the above mentioned failure modes. Axi-symmetric assumption for FEA is employed for simplification while contact between bolted joint is accounted for. Efficient procedure is developed to evaluate failure probability which consists of finding first an Most Probable Failure Point(MPP) using First-Order Reliability Method(FORM), next making a response surface model around the MPP using Latin Hypercube Sampling(LHS), and finally calculating failure probability by employing Importance Sampling.
스마트하이웨이 종방향 방호울타리안전성능 평가를 위한 충돌조건
김동성,김기동,고만기,김광주,Kim. Dong-Seong,Kim. Kee-Dong,Ko. Man-Gi,Kim. Kwang-Ju 한국방재학회 2009 한국방재학회논문집 Vol.9 No.3
충돌사고시 스마트하이웨이의 정시성과 안전성의 손상정도를 최소화 하도록 스마트하이웨이의 종방향 방호울타리 충돌조건으로 기존의 충돌조건보다 상당히 상향된 충돌조건이 결정되었다. 충돌조건은 충돌차량, 충돌속도, 충돌각도로 구성된다. 가능한 많은 승용차의 탑승자 안전을 고려할 수 있도록 충돌시 피해가 크게 나타나는 작은 차량을 충돌차량으로 선정 하였다. 가능한 많은 사고 충돌속도를 포함하도록 기존의 충돌속도보다 20% 큰 충돌속도가 결정되었다. 충돌각도는 예상되는 사고 충돌각도를 거의 모두 포함하도록 결정되었다. 기존의 국내 최고성능등급의 종방향 방호울타리에 대하여 다양한 충돌조건을 적용한 시뮬레시션을 수행하고 그 결과를 분석하여 제시된 스마트하이웨이 충돌조건이 탑승자 안전에 미치는 영향을 파악하였다. 기존의 국내 최고성능등급의 종방향 방호울타리는 제시된 스마트하이웨이 충돌조건을 만족하지 못하였다. 충돌사고시 스마트하이웨이의 정시성과 안전성의 손상정도를 최소화 하기 위해서 새로운 고성능의 종방향 방호울타리가 필요하다고 판단된다. To minimze the degree of damage for the SMART highway`s punctuality and safety after car-barrier collisions, the impact condition for longitudinal barriers of SMART highway was determined to be quite larger than the existing maximum impact condition. The impact condition consists of impact vehicles, impact velocities, and impact angles. To consider the occupant safety of passenger cars as much as possible, a small car with high risk during impact was selected as the impact vehicle for the evaluation of occupant risk. The impact velocity was determined to be 20% larger than the existing maximum impact velocity in order to include accident impact velocities as much as possible. The impact angle was determined to include most of expected accident impact angles. Computer simulations using various impact conditions were conducted for the existing domestic highest-performance medium and roadside barrier. How the suggested impact condition has an effect on the occupant safety was investigated. The existing domestic highest-performance medium and roadside barriers could not satisfy the suggested impact condition. New high-performance longitudinal barriers are required to minimize the degree of damage for the SMART highway`s punctuality and safety after car-barrier collisions.
변형 LIGA 공정을 통해 제작된 Microlens의 모델링 및 시뮬레이션
김동성,이성근,양상식,권태헌,이승섭,Kim, Dong-Seong,Lee, Seong-Geun,Yang, Sang-Sik,Gwon, Tae-Heon,Lee, Seung-Seop 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.9
In this paper, we present modeling and simulation of microlens formation by means of a deep X-ray lithography followed by a thermal treatment of a PMMA (Polymethylmethacrylate) sheet. According to this modeling, X-ray irradiation causes the decrease of molecular weight of PMMA, which in turn decreases the glass transition temperature and consequently causes a net volume increase during the thermal cycle resulting in a swollen microlens. In this modeling, the free volume theory including the relaxation process during the cooling process was considered. The simulation results indicate that the modeling in this study is able to predict the fabricated microlens shapes and the variation pattern of the maximum heights of microlens which depends on the conditions of the thermal treatment. The prediction model could be applied to optimization of microlens fabrication process and to designing a micro mold insert for micromolding processes.