질점과 관절좌표계를 이용한 기계시스템의 동역학 운동방정식

서병일 동양대학교 산업기술연구소 2001 東洋大學校 産業技術硏究所 論文集 Vol.3 No.1

본 논문은 체계적으로 탄성이 있는 기계시스템의 운동방정식을 구성하는 새로운 방법을 제안한다. 물체는 질점들로 이루어 진 것으로 모델하고 질점들은 서로 제한식으로 구속되어 있다. 공간에서의 물체의 위치와 각 위치를 사용하는 전통적인 기술방법보다 서로 의존하는 질점들의 좌표로 물체의 위치와 자세를 기술하도록 한다. 물체의 질량이 질점에 집중되어 있고 힘도 질점에 집중 된 것으로 가정한다. 물체들이 상대 운동이 있는 관절로 연결된 경우에 각 물체를 이루는 질점들 사이의 제한식으로 관절을 수식화 할 수 있고 이들 모든 제한식은 대수방정식으로 표시되며 이러한 수식화는 병진운동 자유도 만을 포함하는 장점이 있다. 이러한 장점이 있는 질점좌표를 사용하고 보의 탄성에너지를 곡율반경을 이용하여 나타내는 새로운 수식화 방법을 제안한다. 예제를 통하여 본 방법이 효과적임을 보인다. A new systematic method to derive the equations of motion of a flexible mechanical system is proposed. A flexible body is modeled as a sum of mass particle with inter-connecting constraints. The configuration of a body in space is described with a set of dependent point coordinates instead of a classical translational and rotational coordinates. The mass and applied forces are distributed to the points. A Joint constraining each body can be modeled as a algebraic constraint equation of a point coordinates. This methods use only translational coordinates and sample algebraic constraints. A new beam formulation for flexible mechanical system dynamics is developed utilizing radius of curvature of the beam and point coordinate. Numerical examples are presented to show the effectiveness of this method.

일정 변형율 삼각형 유한요소를 이용한 기계시스템의 동역학 수식화 방법

서병일 동양대학교 2001 동양대학교 논문집 Vol.7 No.1

본 논문은 집중질량과 삼각형 유한요소와 비선형 변형율을 이용하여 탄성기계시스템 해석을 위한 새로운 수식화 방법을 제안한다.탄성이 있는 기계시스템의 동역학은 강체동역학을 포함하며 동역학 문제의 복잡성은 큰 회전에 의한 운동학 부분이 차지한다.기계시스템을 질량이 질점에 집중되어 있고 이들이 서로 강성으로 연결되어 있는 것으로 수식화 하면 회전좌표를 사용하지 않고 운동을 나타낼 수 있다.삼각형 유한요소와 집중질량, 비선형 변형율을 이용하여 새로운 해섭법을 개발했다.절점좌표는 강체운동과 탄성변형을 포함한다 운동에너지는 집중질량 가정하에 계산하고 탄성에너지는 비선형 변형을 정의를 이용하여 계산하여 에너지 원리를 이용하여 운동방정식을 유도한다.이러한 수식화는 병진운동 자유도 만을 포함하는 장점이 있을 뿐만 아니라 폐 루프 시스템의 경우에는 간단한 대수식의 제한식으로 표시된다.이러한 장점이 있는 질점좌표를 사용하고 삼각형 평면요소를 이용하는 새로운수식화 방법을 개발한다.탄성체로 이루어진 폐루프 시스템의 경우 개 루프 시스템과 같이 제한식이 없이 수식화가 가능하게 된다.예제를 통하여 본 방법이 효과적임을 보인다. A new flexible mechanical system dynamic formulation is porposed based on constant strain trangular finite element and nonlinear strain.Flexible Mechancal system dynamics includes rigid body dynamics and vibratory motion.The complexity of mechanical system dynamics comes from rotational kiematics, But Natural coordinate formulation or Point coordinate formulation do not use rotational coordinate so that simple dynamic formulation is possible.Thes methods use only translational and coordinates and simple algebraic constraints.A new formulation for flexible mechanical system dynamics is developed utilizing lumped mass finite element and global nodal coordinate.Nodal coordinates includes rigid body motion and elastic deformation.Kinetic energy is calculated with lumped mass assumption and strain energy is calculated with nodal coordinate and linear shape function utilizing nonlinear strain.Closed loop mechanical systems consisting of elastic member can be modeled without constraints since the constraints can be substituted as elastic stiffness.Numerical examples are presented to show the effectiveness of this method.

질점좌표계를 이용한 평면 보로 이루어진 기계시스템의 동역학 수식화 방법

서병일 한국풍공학회 2000 한국풍공학회지 Vol.4 No.2

집중 질량법을 이용한 평면보로 이루어진 탄성 기계시스템의 동역학적 해석방법 연구

서병일 동양대학교 2000 동양대학교 논문집 Vol.6 No.1

현대의 기계시스템은 가볍고 빠른 속도로 운동하도록 요구되고 있다. 이에 따라 기계시스템은 탄성이 있는 시스템이 되고 따라서 운동의 해석과 제어에는 탄성이 고려되어야 한다. 기계시스템의 동역학은 강체동역학을 포함하며 동역학 문제의 복잡성은 회전에 의한 운동학 부분이 차지한다. 기계시스템을 질량이 질점에 집중되어 있고 이들이 서로 강성으로 연결되어 있는 것으로 수식화 하면 회전좌표를 사용하지 않고 운동을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 좌표변환 행열을 필요하지 않도록 한다. 이러한 수식화는 병진운동 자유도만을 포함하는 장점이 있을 뿐만 아니라 폐 루프 시스템의 경우에는 간단한 대수식의 제한식으로 표시된다. 탄성보로 이루어진 폐루프 시스템의 경우 개 루프 시스템과 같이 제한식이 없이 수식화가 가능하게 되며 Stiff한 미분방정식 적분법을 이용하여 시스템 방정식을 적분할 수 있다. 기계시스템을 이루는 구조물 중 보로 이루어진 부분이 탄성이 크므로 이러한 부분의 수식화 방법을 개발하고 예제를 통하여 본 방법이 효과적임을 보인다. Mechanical systems in these days are required to operate lighter and higher speeds. So elastic effects should be considered in the analysis and control of these mechanical systems. Mechanical system dynamics includes rigid body dynamics and vibratory motion and the complexity of dynamics usually comes from rotational kinematics. But Lumped mass methods such as Natural coordinate formulation or Point coordinate formulation do not use rotational coordinate and also coordinate transformation so that simple dynamic formulation is possible. These methods use only translational coordinates and simple algebraic constraints. Closed loop mechanical systems consisting of elastic beam can be modeled without constraints since the constraints can be substituted as beam longitudinal elasticity. In this paper, lumped method elastic beam formulation for flexible mechanical system is developed and numerical examples are presented to show the effectiveness of the proposed methods.

Influence of tire side forces on bicycle self-stability

서병일 대한기계학회 2015 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.29 No.8

Lateral forces are known to be important in motorcycle stability. These forces also affect the stability of bicycles. In this study, we focuson the influence of tire lateral forces on bicycle self-stability. On the basis of the work of Whipple, we develop a linear bicycle model,including front and rear wheel lateral forces, in symbolic equations of motion. Modal analysis and dynamic simulation of the bicyclemodel are conducted and used to examine self-stability. The lateral stability of a bicycle is characterized by two oscillatory vibrationmodes, namely, wobble and weave, and one non-oscillatory capsize mode. Tire sideslip force modeling reveals the wobble mode, andrelaxation modeling reveals the rear wobble mode. At low speed, the unstable capsize mode dominates. At medium speed, the weavemode vibratory motion dominates. At high speed, the wobble mode dominates. The influence of lateral forces on self-stability is identifiedusing the developed model. A nonlinear multibody bicycle model is used to confirm the results of the linear analysis.

캐스터 바퀴 차량의 동적 모델

서병일 동양대학교 2002 동양대학교 논문집 Vol.8 No.1

As the Wheeled Mobile vehicle is designed to perform practical application with higher speed and high loads, kinematic model can not be used. Dynamic analysis is required for Caster wheeled mobile vehicle design and mobile robot controller design. A new dynamic model is developed including tire forces based on multibody dynamics methodology for more demanding application development.

구동력을 고려한 자전거 안정성에 관한 연구

서병일(Byungyil Souh) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.6

항공장착물의 전달정렬을 위한 통합항법장치 시간 지연 오차 분석 및 보상 기법

서병일(Byung-Il Seo) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.7

군용항공기에 장착되는 전자 장비 중 하나인 항공장착물 GPS/INS 통합항법장치는 투하 전에는 항공기 날개에 가려 GPS 위성 신호의 직접적인 수신이 불가능하므로 항공기로부터 GPS 항법 데이터를 전달 받아 필터 통합에 이용하고, 투하 후에는 안테나를 통해 직접 수신한 GPS 정보를 이용하여 통합 항법을 수행한다. 이때, 무선을 이용하여 GPS 항법데이터를 전송할 경우 항공기의 별다른 개조 없이 구형 항공기에서도 운용이 가능하다. 그러나 항공기의 항법데이터가 무선을 통해 장착물의 통합항법필터에 전달되기까지 지연이 발생하게 되며, 이는 GPS 측정치와 INS 정보의 시각동기에 영향을 미쳐 통합항법 성능에 영향을 미치게 된다. 이에 본 논문에서는 무선을 통하여 GPS 데이터를 수신하는 항공장착물의 GPS/INS 통합항법시스템을 구현할 때 발생할 수 있는 생성 및 전송지연의 영향을 분석하고 이를 보상하는 알고리즘을 제안하였다. The GPS/INS integrated navigation system, which is one of the electronic equipments mounted on military aircraft store, can not directly receive GPS signals by the aircraft wing before the drop, so GPS navigation data is received from the aircraft and used for filter integration, afterwards, the integrated navigation is performed using the GPS information directly received through the antenna. In this case, it is possible to operate the mount in old aircraft without any modification of the aircraft when GPS data is transmitted using wireless. However, the delay occurs while the aircraft navigation data is transmitted to the integrated navigation filter of the aircraft store via wireless, which affects the time synchronization of the GPS measurement and the INS information, affecting the integrated navigation performance. In this paper, an algorithm to analyze and compensate the effect of generation and transmission delay that can occur when implementing GPS/INS integrated navigation system of aircraft store that receives GPS data via wireless.

운전자 상체 경사운동이 안정성에 미치는 영향에 관한 연구

서병일(Byungyil Souh) 한국소음진동공학회 2017 한국소음진동공학회 논문집 Vol.27 No.4

틸팅차량의 준 정적상태 전복 안전성과 탈선 안전성에 관한 연구

서병일(Souh, Byung-Yil),이병훈(Lee, Byung-Hoon) 한국소음진동공학회 2010 한국소음진동공학회 논문집 Vol.20 No.6

This study presents a method to evaluate overturning safety and derailment safety of korean tilting train using kinematic analysis of four-bar linkage tilting mechanism. The safety is evaluated considering tilting vehicle body CG displacement. The design sensitivity for stable and safe maximum speed is evaluated around current korean tilting train design data. The current design shows minimum center of gravity displacement. Higher speed can be achieved with larger center of gravity displacement.