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철도차량 적용을 위한 Al alloy(A6005)-Mg alloy(AZ61) 이종소재 마찰교반용접 특성 연구
이우근(Woo-Geun Lee),김정석(Jung-Seok Kim),선승주(Seung-Ju Sun),임재용(Jae-Yong Lim) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.8
본 연구에서는 이종소재 A6005-AZ61 접합을 위하여 마찰교반용접의 툴 삽입 위치와 모재의 냉각 유·무에 따라 용접 부 특성을 분석하였다. 다른 용접 조건들인 툴 회전속도와 이송속도는 500rpm-30mm/min으로 고정하고 Advancing side에 알루미늄 합금(A6005), Retreating side에 마그네슘 합금(AZ61)을 배치하여 용접을 진행하였다. 용접은 여섯 가지 케이스를 진행하였다. 용접부 특성을 관찰하기 위하여 인장 시험을 진행하고, 광학현미경을 사용하여 용접부의 미세조직을 관찰하였 다. 인장시험 결과 마그네슘 합금 방향으로 툴을 1mm 이동시키고 모재에 냉각을 시킨 조건에서 강도가 가장 높게 나타났다. 동일한 용접 조건에서 냉각을 한 경우에 냉각을 하지 않은 것 보다 강도가 약 2배 높게 측정되었다. 툴의 위치는 용접부 중심에서 알루미늄 합금 방향으로 1.7mm, 마그네슘 합금 방향으로 1.7mm 이동시켜 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어 지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 본 연구를 통해 A6005-AZ61 이종 마찰교반용접시 용접속도와 툴 회전속도 만큼 모재의 온도 조절과 툴 삽입위치가 중요한 용접변수임을 확인 하였다. In this study, the welding characteristics of friction stir welding were investigated in accordance with the tool plunge position and cooling to the base materials for the joining of dissimilar materials (A6005-AZ61). Other different welding conditions, such as the tool rotation speed and welding speed, were fixed to 500rpm-30mm/min, respectively, and welding was then carried out by placing the Mg alloy (AZ61) on the advancing side and Al alloy(A6005) on the retreating side. Welding was conducted under six different conditions. To investigate the welding characteristic, tensile test and microstructure observations using an optical microscope were carried out. As the tensile test result, the maximum strength appeared under the condition in which the tool is moved 1 mm to the Mg alloy direction and cooling to the base materials. Under the same welding conditions, the strength with cooling was approximately two times higher than that without cooling. The tool was located in each direction of 1.7 mm from the weld line. Therefore, in the excessive off-set of tool position, the welding integrity was in an extremely poor condition due to the lack of stirring. This study was confirmed by the A6005-AZ61 dissimilar friction stir welding the welding speed and the tool rotation speed. In addition, the temperature control and tool plunge position are important welding parameters.
지역에 따른 풍하중을 받는 농가지도형 비닐하우스의 기초 인발력 평가
이우근 ( Lee Woo-geun ),강성훈 ( Kang Seong-hun ),정승민 ( Jung Seung-min ),신경재 ( Shin Kyung-jae ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2
국내 총 시설채소 재배 면적 중 99%가 비닐하우스이고, 사유시설 재해 피해액 중 비닐 온실에 대한 피해핵이 52%이다. 농가지도형 비닐하우스는 비내재해형의 내구연한이 15년이상된 농가시설로 대다수의 피해가 발생하여 그 피해를 최소화 하기위해 비닐하우스의 기초 인발력에 대한 평가 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 지역별 기본풍속에 따른 풍하중에 대한 농가지도형 비닐하우스 B형과 G형에 대한 기초 인발력을 전산해석을 통해 평가하였다. 파이프 단독기초와 온실용 나선철항에 대한 기초인발력은 건축구조기준 풍하중 에 미흡한 것으로 확인하였으며 파이프줄기초와 유사한 성능을 가진 보강안이 필요한 것으로 사료된다.
위상 최적 설계를 통한 복합소재 대차프레임용 제동장치 브래킷의 경량화 연구
이우근(Woo Geun Lee),김정석(Jung Seok Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.3
본 연구에서는 위상 최적 설계 기법을 활용하여 복합소재 대차프레임의 제동장치 브래킷 경량 설계를 수행하였다. 제동장치 브래킷은 12t 와 9t 로 각각 두 가지 모델을 대상으로 하였다. 위상최적화시설계영역은 단면적이 가장 넓은 수직면과 수평면으로 설정하였다. 제한조건은 제동장치 브래킷의 Z 축의 변위 값을 초기 변위 값보다 2.5% 증가이고, 목적함수는 제동장치 브래킷의 질량 최소화로 하였다. 또한 최적화 계산 시간을 줄이기 위해 대차프레임을 생략하고 대차프레임 대신 1D beam 요소를 적용하여 Z 축 변위를 기준으로 전체모델과 동일하게 등가시켜 두 모델간의 상관성을 확보 하였다. 그 결과 12t 모델은 60kg, 9t 모델은 31kg 감소하였고, 최적화 모델의 유한요소해석을 통하여 안전성을 검증하였다. In this study, the lightweight design of a brake bracket for a composite bogie was studied by considering two brake bracket models with thicknesses of 12t and 9t, respectively. For achieving this goal, finite element analysis and topology optimization were conducted. Firstly, the largest cross-sectional areas of the vertical and horizontal plates of the brake bracket were selected as the design variables. As the constraint, the Z-axis displacement of the brake bracket was increased by 2.5 units from the initial displacement value. The minimum volume fraction of the design regions was chosen as the objective function. The full model comprised a composite bogie frame and brackets attached together. However, to reduce the analysis time, 1D beam elements were used instead of the composite bogie frame by ensuring its equivalence with the full model. The result revealed that the weights of the 12t and 9t models of the brake bracket were reduced to 60 kg and 31 kg, respectively.