회전원판과 스프링-댐퍼를 가진 질점계의 상호작용에 의한 불안정성

김창부,한덕호,Kim, C.B,Han, D.H 대한기계학회 1997 大韓機械學會論文集A Vol.21 No.12

In this paper the instability of the system which has a disk and a mass-spring-damper system interacting through a medium having stiffness and damping is analyzed. To solve the equations of motion of this systme, it is assumed that the solution consists of the eigenfunctions which are the products of the Bessel functions and sine or cosine functions. The former represents the radial characteristics of the disk and the latter represents the circumferential characteristics. Using this assumed solution and the orthogonality of the eigenfunctions, the equations of motion can be transformed into a set of equations of motion with variables dependent only on the time. After this set is changed to the state equation, the eigenvalue problem can be made. Once the eigenvalues are calculated according to the angular velocity of the disk, the dynamic characteristics ofthis system is obtained. Because the thickness of the disk and the element characteristics of the mass-spring-damper system have important effects on the stability of the system, it will be understood how these factors affect the system and then a method to ameliorate the stability of the system with a disk will be presented.

용접부 내구모델을 이용한 신개념 버스 차체구조의 피로수명 예측

김효식(H.S Kim),김태진(T.J Kim),김창부(C. B Kim) 한국자동차공학회 2002 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2002 No.5_2

차체구조를 구성하는 여러 부재를 연결하는 주요한 방법으로서 용접, 리벳 밋볼팅둥의 방법들이 사용되고 있다. 주지하다시피 내구문제의 90%이상이 이러한 연결부에서 또는 연결부로 인해서 발생하고 있다. 따라서 차체구조의 내구력을 예측하기 위해서는 연결부들의 내구해석에 대한 기술이 확보되어야 한다. CNG 연료를 사용하는 도시형버스의 개발에 있어서, 승객의 편의성을 확보차기 위해서 기존에 Frame에 장착된 CNG 연료탱크를 차체의 지붕에 장착하는 설계 레이아웃이 필요하게 된다. 이러한 설계 레이아웃은 차체구조의 하중배분을 변경시키고 차량의 무게중심을 상승시켜서 차량의 핸들링성능 및 저주파수 진동성능 등을 포함하여 차체구조의 내구력에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 설계 초기단계에서 차체구조의 내구력을 고려만 구조 강성설계가 수행되어야 하며 차체구조의 내구력을 예측하기 위해서는 차체구조내 연결부 특히 Spot, Plug및 Seam 용접부등과 볼트 및 리벳 체결부 둥의 내구력 예측에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 용접부 및 체결부등에 데한 내구 모델을 제안하고 Roof on CNG 버스 차제구조의 내구해석용 유한요소모델에 적용한 후, 실차내구시험조건인 벨지안모드하에서 계산된 동하중 시간미력들을 이용하여 다축하중을 고려한 자체구조의 내구력을 예측하고자 한다. 여기서 용접부의 유한요소 모델 및 피로물성 데이타는 해석 및 시험으로부터 구해진 결과들을 이용해서 제작되었으며 피로수명평가용 전용프로그램인 FEMFAT를 이용해서 고려하였다. <br/>

Computational Durability Estimation of a Prototype Vehicle

H. S. Kim(김효식),C. B. Kim(김창부),H. J. Yim(임홍재) 대한기계학회 2001 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2001 No.3

Durability estimation of a prototype vehicle has traditionally relied heavily on accelerated durability tests using predefined proving grounds. By use of those accelerated tests, however, it is very difficult to predict durability failures in an actual service environment. This motivated the development of an integrated CAE(Computer Aided Engineering) methodology for the durability estimation of a prototype vehicle in actual service environments. Since very expensive computational costs such as computation time and hardware resources are required for a full vehicle simulation in those environments, the conventional CAE methodologies have little feasibility. An efficient computational methodology for durability estimations is presented with theoretical and technique developments.

캠합성에 관한 수치해석적 방법

심수섭(S. S. Shim),김창부(C. B. Kim) 한국정밀공학회 2000 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2000 No.10월

[전기 및 전자부문] 시작차의 전산 내구 평가 기법

김효식(H.S. Kim),황용서(Y.S. Hwang),윤호상(H.S. Yoon),김창부(C.B. Kim),임홍재(H.J. Yim) 한국자동차공학회 2000 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Durability estimation of a prototype vehicle has traditionally relied heavily on accelerated durability tests using predefined proving grounds. By use of those accelerated tests, it is very difficult to predict durability failures in an actual service environment. This motivated the development of an integrated CAE(Computer Aided Engineering) methodology for the durability estimation of a prototype vehicle in actual service environments. Since expensive computational costs such as computation time and hardware resources are required for a full vehicle simulation in those environments with a very long span of event time, the conventional CAE methodologies have little feasibility. An efficient computational durability estimation method is presented with theoretical and technique developments.

실험적 모드해석을 이용한 유연 다물체 동역학 해석

김효식(H.S. Kim),김창부(C.B. Kim) 한국자동차공학회 2002 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2002 No.5_2

기계제품의 개발주기가 짧아짐에 따라 설계자는 실제 실험을 통한 방법보다 CAE (Computer Aided Engineering), 즉 컴퓨터 원용 공학을 이용한 방법에 관심을 기울이고 있다. 특히 CAE의 최종단계인 동특성 예측은 개발되는 기계제품의 진동 및 소음을 저감하고 내구력을 증대하고자 때,설계자에게 필요한 정보를 매우 효율적으로 제공하고 있다. 그러나 복잡하고 거대만 구조물을 갖는 기계장치의 동특성을 예측하고자 할 때, CAE 를 이용한 방법의 적용성을 확보하기 위해서는 무엇보다도 해석모델을 제작하는 데 소요되는 시간이 단축되어야 한다. <br/> 유연 다물체 동역학 해석은 유연체, 즉 구조물의 탄성변형을 고려하기 위하여 유한요소모델에 성분모드합성법을 적용해서 구한 성분모드로부터 유연체의 변형모드를 구하여 사용하고 유한요소모델의 절점자유도에 대한 절점변수 대신 변형모드에 대한 모달변수를 유연체의 탄성변형을 표현하는 독립변수로 사용하여 수행된다. 이때 변형모드에 대한 모달변수의 수는 일반적으로 절점변수의 수, 즉 절점 자유도수 대비 매우 적으므로 유연체의 탄성변형에 대한 독립변수의 수, 즉 탄성 자유도수가 크게 감소되어 결국 유연 다물체 동역학해석이 효율적으로 수행된다. 그러나 유연체의 형상이 매우 복잡하고 거대한 경우, 유연체의 유한요소모델을 제작하고 실험적모드해석 결과와 비교하여 모델을 수정하는 데 소요되는 비용이 매우 많아지게 된다. 또한, 유연제의 유한요소모델은 매우 많은 절점 자유도수를 갖게 되므로 유한요소모델로부터 변형모드를 계산하는 연산비용이 증대되고 동역학 해석의 전, 후처리 과정 및 해석과정 중 매 적분시간마다 유연체의 관성행렬 계산을 위한 연산비용이 증가하여 결과적으로 다물체 동역학 해석의 효율성이 저하된다 따라서 유연 다물체 동역학해석을 효율적으로 수행하기 위해서는 유연체의 변형모드를 계산하는 데 사용되는 모델제작 및 보정에 소요되는 비용이 저렴하면서도 자유도가 적은모델을 제작하는 방법이 요구된다. <br/> 본 논문에서는 유연 다물체 동역학해석의 효율성을 증대하는 방법으로서 실험적 모드해석을 이용한 유연 다물체 동역학 해석방법을 제안하고자 한다. 제안된 방법은 실험적 모드해석을 수행해서 구해진 모드형상 및 모달 파라메터를 이용해서 유연체의 변형모드를 계산한다. 여기서 계측되지 않은 절점 자유도의 모드형상은 자유도 확장법을 이용해서 구해지며 가상일의 원리를 이용해서 주어진 변형모드에 대한 유연체의 운동방정식이 도출된다.

[구조강도부문] 차체구조의 내구 설계 및 평가를 위한 전산 통합 해법

김효식(H.S.Kim),김창부(C.B.Kim),임흥재(H.J.Yim) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2001 No.11_2

This paper presents a computer-integrated method for durability design and estimation in order to confirm durability of the body structure in the city bus. The proposed method gains the optimal design of the body structure through iterative cycles of two phases. The first phase is for durability estimation cycle. which is carried out by use of a computational durability analysis. The other one is for durability design cycle. which is executed by use of optimal design method. The final optimal design is resulted from several iterations of estimation and design cycle. The durability confirmation under a real service environment in Seoul city is followed by the final design.

다물체계내 유연체의 국소 동응력 해석

김효식(H.S. Kim),김창부(C.B. Kim),원성우(S.W. Won),강석화(S.H. Kang) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2001 No.5_2

This paper presents the effective method for local dynamic stress analysis of a flexible body in multibody system. The proposed method is the hybrid superposition method combined with flexible multibody dynamic analysis. The method is executed in 3 steps. In the 1st step, time dependent quantities such as dynamic loads, modal coordinates and gross body motion are calculated efficiently through flexible multibody dynamic analysis using finite element models of flexible bodies with low degrees of freedom. In the 2nd step, stress coefficients are obtained precisely through finite element analyses using modal correlated one with large degrees of freedom. In the final step, local dynamic stress time histories are recovered through hybrid superposition. The effectiveness of the proposed method is verified in the numerical example of a mini-bus.<br/> <br/>

[차량운동성능부문] 자유도 축소 변형모드를 이용한 유연 다물체 동역학 새헉

김효식(H.S.Kim),김창부(C.B.Kim) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2001 No.11_2

This paper presents an efficient method for dynamic analysis of flexible multibody system. The proposed method is flexible multibody dynamic analysis using deformation modes with reduced degrees of freedom. The deformation modes of a flexible body arc obtained efficiently through finite clement analysis using reduction method of nodal degrees of freedom. The effectiveness of the proposed method IS verified In numerical examples of the high-speed rotating beam and a bump-passing mini-bus

외골격 보행보조로봇 개발을 위한 정상인의 계단보행특성 분석

조현석(H. S. Cho),장윤희(Y. H. Chang),류제청(J. C. Ryu),문무성(M. S. Mun),김창부(C. B. Kim) 한국재활복지공학회 2012 재활복지공학회논문지 Vol.6 No.2

외골격 보행보조로봇은 로봇 시스템을 인체에 직접 착용하는 형태이므로 기구적인 측면에서는 인체 근골격 구조에 최적화된 메커니즘으로 구성되어야 하며, 제어적인 측면에서는 근골격계의 손상을 일으킬 수 있는 로봇의 부적합한 거동을 예방할 수 있는 안전장치를 갖추어야 한다. 외골격 보행보조로봇을 개발하기 위해서는 보행이나 근골격계의 거동특성에 대한 이해 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 최적화된 로봇시스템 설계를 위하여 구동장치의 관절력과 동력 용량을 예측하였으며 몇 가지 보행동작에 대한.관절거동특성을 파악할 수 있는 자료를 획득하였다. 평지보행을 제외한 나타나는 주요한 동작으로는 계단오르고 내리기, 안기, 서기, 경사면 걷기 등이 있다. 본 연구에서는 경사면 걷기를 제외한 모든 동작에 대한 동작 실험을 수행하고 분석하였다. The mechanical system of wearable walking assist robot needs to be optimized for adapting with human body structure and the planned control algorithm should have a secure procedure when a incongruity situation which can cause musculoskeletal injury occurs because a wearable robot is attached to a body. The understanding of walking or musculoskeletal motions characteristics must be preceeded and analyzed for developing novel wearable walking assist robot. In this study we tried to find out the capacities of powers and torques of joint actuators to design optimized performances of system and to obtain the analysis data to figure out the characteristics of joint movements during some types of walk. The major types of walk and motion are stair climbing and descending, sit-to-stand motion, and slope walking. In this study all these motions were analyzed experimentally except slope walking.