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- 저자 : 강종수(Jong-Su Kang) (검색결과 7 건)
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알루미늄 피라미드 트러스 심재 샌드위치의 열유동 특성에 관한 수치해석 연구
강종수(Jong-Su Kang),김상우(Sang-Woo Kim),임재용(Jae-Yong Lim) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.3
본 연구에서는 전산유체역학 해석을 이용하여 알루미늄 피라미드 트러스 심재 샌드위치의 열유동 특성을 분석하였다. 규칙적 다공질 금속인 피라미드 트러스 코어를 샌드위치 구조물에 채용할 경우 공기 매질이 자유롭게 유입, 유출될 수 있는 개방형 코어인 점을 고려하여 하중을 지지할 수 있는 구조성능과 함께 방열체로서 다기능성을 구현할 수 있는 구조가 된다. 따라서, 유입되는 공기의 속도변화, 설계변수인 트러스각에 따른 압력강하와 열전달 메카니즘을 확인하기 위해 ANSYS/Fluent를 이용하여 수치해석을 실시하였다. 해석모델에 사용된 샌드위치 패널은 알루미늄으로 이루어져 있으며, 샌드위치 패널의 위 면재와 아래 면재 사이에는 15개의 피라미드 트러스 유닛셀이 반복되고 있다. 폭 방향으로는 무한히 넓은 유닛셀을 모사하기 위해 대칭조건을 지정하였으며, 입구에는 균일한 속도분포를 경계조건으로 입력하였다. 해석결과 입구부와 첫 유닛셀까지의 구간에서 입구영향이 관찰되었으며, 입구영향을 배제하고 마찰계수와 누셀수를 분석하였다. 공기의 속도가 증가할수록 마찰계수는 감소하였으며, 누셀수는 증가하는 경향을 보인다. 한편, V=1m/s에서 5m/s에서의 마찰계수와 누셀수 변화가 확연하였으며, 이는 층류에서 난류로 유동패턴이 변하기 때문에 거시적으로 열전도보다 대류열전달의 비중이 커졌기 때문이다. 또한, 설계변수인 트러스각에 대해서는 의미가 있을 정도의 마찰계수와 누셀수의 변화는 관찰되지 않았다. 따라서, 트러스각이 강도, 강성 등 구조성능에 민감한 점을 감안하면 다기능성을 염두에 둔 알루미늄 피라미드트러스 심재 설계 시 설계변수의 변화는 구조성능에 더 민감할 것으로 판단된다. In this study, the fluid flow and heat transfer characteristics within sandwich panels are investigated using computational fluid dynamics. Within the sandwich panels having periodic cellular cores, air can freely move inside the core section so that the structure is able to perform multi-functional roles such as simultaneous load bearing and heat dissipation. Thus, there needs to examine the thermal and flow analysis with respect to design variables and various conditions. In this regard, ANSYS Fluent was utilized to explore the flow and heat transfer within the pyramidal truss sandwich structures by varying the truss angle and inlet velocity. Without the entry effect in the first unitcell, the constant rate of pressure and the constant rate of Nusselt number was observed. As a result, it was demonstrated that Nusselt number increases and friction factor decreases as the inlet velocity increases. Moreover, the rate of Nusselt number and friction factor was appreciable in the range of V=1-5m/s due to the transition from laminar to turbulent flow. Regarding the effect of design variable, the variation of truss angle did not significantly influence the characteristics.
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고장력강판 적용을 위한 자동차 범퍼빔 구조성능의 기초연구
강종수(Jong-Su Kang),송명환(Myung-Hwan Song),임재용(Jae-Yong Lim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.6
최근 자동차 업계는 연비향상 및 안전성 강화를 위해 경량 신소재를 적용하여 부품의 경량화를 추구하고 있다. 이를 위해 차체 부품 소재로서 고장력강판의 적용 비중이 50%를 넘고 있는 실정이다. 이에, 본 논문에서는 범퍼빔 부품의 소재로 고장력강판 적용을 위한 기초 연구로서 소재 및 두께 변경에 따른 범퍼빔의 구조강성과 에너지 흡수능력을 해석적 방법으로 비교 평가하였다. 우선 고장력강판을 범퍼빔에 적용하기 위해 기존의 범퍼빔 단면형상과는 다른 타입의 범퍼빔 단면형상을 설계하였으며, 굽힘해석을 통해 설계된 범퍼빔이 충분한 구조성능, 즉, 구조강성과 굽힘하중력을 가지고 있는지 조사하였다. 중앙접합부의 형상에 따라 굽힘에 대한 구조성능은 현저한 차이가 관찰되지는 않았으며, 25ton, 7.5ton/㎜내외의 충분한 굽힘저항력과 강성을 가지고 있는 것으로 조사된다. 또한, 충돌해석을 통해 소재 및 두께를 변경하였을 경우의 효과를 비교평가하였다. 해석결과 고장력강판을 범퍼빔에 적용하기 위해서는 두께를 줄임으로써 기존소재에 버금가는 에너지흡수성능을 구현할 수 있으며, 동시에 뚜렷한 경량화를 이룰 수 있을 것으로 판단된다. 본 기초연구를 토대로 고장력강판 범퍼빔의 구조성능 개선을 위한 향후 연구방향에 대해 제시하였다. Consistent efforts have been made to reduce the weight of automotive parts by using lightweight materials. This has resulted in the replacement of conventional steels in car body structures with high-strength steels, and the current usage rate has reached 50%. This study examines the structural stiffness and energy absorption capability of bumper beams made of high-strength steels. New types of bumper beam cross sections are proposed.The structural stiffness and maximum bending force were computed via finite element analysis as about 25tons and 7.5tons/㎜, and there were no significant differences among the proposedcross sections. Dynamic analysis was also carried out to investigate the energy absorption capabilities of the bumper beams, and the effects of materials and thickness reduction were analyzed. High-strength steel can be used to achieve weight reduction with comparable structural performance to conventional bumper beams.
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측정이 쉬운 센서와 머신러닝을 통한 자동차 주요 부품의 변형률 이력 예측 연구
장동원(Dong-Won Jang),강종수(Jong-Su Kang),임재용(Jae-Yong Lim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
본 연구에서는 자동차 주요 부품의 변형률 이력을 예측하기 위해 측정하기 쉬운 휠포스트렌스듀서의 측정값과 머신 러닝을 이용하였다. 변형률 이력은 피로수명과 잔여수명을 계산하기 위한 중요한 값이다. 이전 연구들[1,2]과 다르게 실차 데이터를 사용하였으며, 직접 변형률을 예측하였다. 변형률 이력을 예측하기 위해 8 종류의 성능시험장에서 자동차를 운전하며 변형률과 휠포스트렌스듀서의 값을 측정하였다. 예측을 위해 ANN 과 LSTM 두 가지 신경망이 사용되었다. 그 결과 LSTM 이 더 높은 예측 정확도를 보여주었다. 또한 8 종류의 성능 시험장에서 측정된 데이터를 모두 학습한 인공지능이, 한 종류의 성능 시험장에서 측정된 데이터만 학습하여 특화된 인공지능보다 더 높은 예측 정확도를 보였다. LSTM 은 80 개의 timesteps를 입력으로 받을 때 가장 좋은 결과를 보였다. 실제 변형률이 피크에 가까울 때 예측 값과의 오차가 크게 나타났는데, 이는 피크 값이 실제 데이터에서 차지하는 비율이 적어 적게 학습되었기 때문이다. 따라서 실험 데이터를 취득할 때 실제 발생하는 피크값보다 더 큰 변형이 발생하도록 하면, 예측 결과를 더 높일 수 있다. In this study, neural network was trained to predict the strain at severe positions of automotive components with values from wheel force transducers(WFT) which is easy to install on both front wheels. Strain is the basis for calculating the fatigue life and remaining useful life in a real environment. Data was measured when the automobile was driven on eight types of PGs. Two types of neural networks, LSTM network and ANN, were used and LSTM showed higher prediction accuracy. In addition, the artificial intelligence that learned all the data generated from eight PGs showed higher prediction accuracy than the artificial intelligences that learned only specific PG. The accuracy according to the time steps of LSTM tended to be saturated at time steps as 80. When the actual strain is near the peak, the error occurs large, because a value in the range that would not have been learned or would have been learned less can be entered as an input. To prevent this, it is supposed to generate the learning data to have a peak value larger than the range that occurs in a real environment.
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형상 변경을 통한 드라이브 플레이트의 굽힘피로 내구성능 향상
남찬혁(Chan-Hyuk Nam),강우종(Woo-Jong Kang),강종수(Jong-Su Kang),김용민(Yong-Min Kim),김기훈(Gi-Hoon Kim),원재인(Jea-In Won) 한국자동차공학회 2008 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-
FE analysis is widely used for optimum parts design, saving time and money in the manufacturing industry. In this study. the drive plate was modified for improving durability in stroking test. The drive plate was located between the engine and the torque converter in an automatic transmission system. It transfers engine torque to the transmission system and requires flexibility in the axial direction. A series of performances should be guaranteed by stroking, bending, burst, and torsion test. Several shapes of drive plate were investigated and analyzed using CAE tools. As analysis results, two of them were chosen for stroking test. The fatigue failure locations from tests of original and modified shape were observed outside the bolt holes of the drive plate. These results were very similar to FE results in ABAQUS and FEMFAT. The modified shape which has arch near the bolt hole satisfies the required. The modified shape achieves 67% improvement in the stroking durability against the initial shape.
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