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이용성(Yong-Sung Lee),김홍석(Hong Seok Kim),정성균(Seong-Kyun Cheong),최웅재(Ung-Jae Choi),김영근(Young-Keun Kim),박경래(Kyung-Rea Park),신기훈(Ki-Hoon Shin) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.1
컴파운더 보우는 리커브 보우와 비교하여 케이블 및 캠 풀리로 구성되는 지레시스템을 사용하여, 궁사가 보우를 최대 위치로 당기기 위해 필요로 하는 힘을 줄이는 동시에 더 많은 에너지를 축적할 수 있도록 해준다. 지금까지 컴파운더 보우의 효율 및 성능을 향상시키기 위해 경험적인 방법에 기초하여 많은 특허가 제안되었지만, 해석적인 방법에 대한 연구는 별로 없었다. 그러므로 본 연구에서는 컴파운더 보우 지레 시스템의 기구학적인 해석을 위한 방법을 제안하여 지레시스템의 캠 형상 및 보우 날개의 재질변화에 따른 효과를 설계자가 쉽게 예측할 수 있도록 하고자 한다. Compound bows use levering systems consisting of cables and cam pulleys to bend limbs that are much stiffer than those of recurve bows, thus storing more energy while requiring less force for the archer to hold the bow at a fully drawn position. Many patents have thus far been proposed to improve the efficiency and performance of compound bows through empirical methods, whereas only a few analytical methods have been proposed. In this light, this paper presents a method for the kinematic analysis of levering systems in compound bows so that a designer can easily predict the effects of changes in the cam profiles and limb materials.
유한요소해석을 이용한 CFRP 자전거 프레임의 설계 및 성능 평가
이용성(Yong-Sung Lee),신기훈(Ki-Hoon Shin),정성균(Seong-Kyun Cheong),최웅재(Ung-Jae Choi),김영근(Young-Keun Kim),박경래(Kyung-Rea Park),김홍석(Hong Seok Kim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.1
최근 경량 자전거에 대한 요구가 지속적으로 증가함에 따라 탄소섬유 복합재료가 자전거 프레임 및 부품 제작에 널리 활용되고 있다. 복합재료는 일반적인 등방성 재료와는 달리 적층판의 방향과 순서에 따라 그 구조적인 특성이 변화하기 때문에 복합재료 자전거의 디자인을 검증하기 위해서는 구조 해석을 수행하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 CFRP 소재를 적용하여 자전거 프레임을 설계하였고, 유한요소해석을 통하여 그 구조적 성능을 분석하였다. 다양한 적층 순서와 하중조건 하에서 섬유와 매트릭스의 파손지수를 측정함으로써 복합재의 적층 조건이 자전거의 구조 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 취약 부분은 추가적인 복합재 적층판을 이용하여 보강함으로써 자전거 프레임의 구조적 안전성을 확보할 수 있었다. With the continuing demand for lightweight bicycles, carbon fiber composite materials have been widely used in manufacturing bicycle frames and components. Unlike general isotropic materials, the structural characteristics of composite materials are strongly influenced by the staking directions and sequences of composite laminates. Thus, to verify the design process of bicycles manufactured using composites, structural analysis is considered essential. In this study, a carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) bicycle frame was designed and its structural behavior was investigated using finite element analysis (FEA). By measuring the failure indices of the fiber and matrix under various stacking sequences and loading conditions, the effect of the stacking condition of composite laminates on the strength of the bicycle structure was examined. In addition, the structural safety of the bicycle frame can be enhanced by reinforcing weak regions prone to failure using additional composite laminates.