실리콘 강판 압연시 에지크랙 발생에 관한 유한요소해석

변상민,이재현,김상록,장윤찬,나두현,이종빈,이규택,송길호,이성진,Byon, Sang-Min,Lee, Jae-Hyun,Kim, Sang-Rok,Jang, Yun-Chan,Na, Doo-Hyun,Lee, Jong-Bin,Lee, Gyu-Taek,Song, Gil-Ho,Lee, Sung-Jin 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.6

본 논문에서는 냉간압연 중에 실리콘 강판의 에지부에 발생하는 크랙을 해석하는 방법을 제시하였다. 본 방법은 손상역학의 개념에 기초하여 소재의 변형 중 발생하는 손상개시와 손상진전 및 파괴의 형태로 순차적으로 해석하는 기법이다. 이를 통해 압연 중에 크랙 발생 유무와 발생 후 크랙의 진전된 길이 및 형상을 예측할 수 있다. 소재의 파괴물성치는 일반 판상시편 및 노치 판상시편의 인장실험을 통해서 도출하였다. 압연중 발생하는 에지크랙 해석결과가 얼마만큼 정확한지 평가하기 위해서 시험압연기를 통해 얻은 압연시편과 직접 형상 비교를 수행하였다. 크랙의 길이 및 방향 측면에서 본 해석기법의 예측정도가 실험에 상당부분 근접함을 알 수 있었다. 마지막으로 실리콘 강판의 실제 압연공정으로 에지크랙 해석을 수행하여 초기크랙 길이 및 압연기 출측 강판 감기 인장력에 따른 크랙 진전 거동에 대해 분석하였다. In this paper an finite element approach for the edge crack analysis of silicon-steel sheet during cold rolling is presented. Based on the damage mechanics, the proposed approach follows the analysis steps which are composed of damage initiation, damage evolution and fracture. Through those steps, we can find out the initiation instant of crack and resulting propagated length and shape of the crack. The material constants related to fracture is experimentally obtained by tension tests using standard sheet-type specimen and notched sheet-type specimen. To evaluate the prediction accuracy, we performed a pilot rolling test with a initially notched sheets. It is shown that the results obtained by the approach converged to the experimental one concerning about the direction and length of propagated crack. The capability of the proposed one is demonstrated through the application to the actual silicon-steel rolling mill.

유한 요소법을 이용한 이중 금속봉 압출 금형 형상 최적화 ( Die Shape Optimization in Bimetal Extrusion by the Finite Element Method )

변상민,황상무 대한기계학회 1994 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

다중센서를 이용하는 쿼드콥터 자율항법 알고리즘

변상민,이경민,윤석훈 한국공학안전보건예술학회 2013 한국공학예술학회 논문지 Vol.5 No.-

본 논문에서는 4개의 로터를 이용하여 구동되는 쿼드콥터의 다중센서 기반 자율항법 알고리즘을 제안한다. 고도 측정을 위한 초음파 센서, 물체인식을 위한 적외선 센서 및 쿼드콥터의 기본자세 제어를 위한 GYRO 센서와 가속도 센서를 이용 한다. 자세 유지를 위해 PID 제어 기법이 사용되며 안정적인 이동 비행을 위하여 지수 가중 이동 평균 필터를 사용을 제안 한다. 테스트베드를 이용한 시험결과에 따르면 제안하는 항법 알고리즘을 이용하여 안정적이고 정확한 쿼드콥터의 비행제 어가 가능하다. In this paper, we propose a multi-sensor based autonomous navigation algorithm for Quadcopter, which is driven by four rotors. Multiple sensors include ultra-sonic sensors for height estimate, ultra-red sensors for identifying objects, and Gyro sensor & accelerometer for the posture control. PID control mechanism is also used, and the use of exponential weighted moving average filter is proposed. According to the test results using a testbed, the proposed algorithm can accurately control a Quadcopter for the stable flight.

An approximate model to predict the surface profile of material sections in a 3-roll rolling process

변상민,김상록,김태용,이영석 대한기계학회 2017 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.31 No.7

This paper proposes an approximate model to predict the spread and surface profile of cross sections of material in a Kocks mill that a string of mills driven by three-roll is lined-up in tandem. The spread at the exit of roll gap is expressed as a function of the effective roll diameter, area fraction of the cross section of incoming material intersecting the roll groove shape, and contact length at the interface of the roll and material. The surface profile of a material is assumed to be a second-order polynomial function; additionally, the shape of the function was determined by the shape of the cross section of the incoming material, roll gap geometry, maximum width, and the reduction ratio. We then evaluated the possibility of 3D FE analysis, which is generally used for predicting the surface profile of materials in a three-roll rolling system, being superseded by the model proposed in this study. The generality and robustness of the model proposed in this study was verified by comparing the approximate model-predictions with FE analysis. Difference in terms of the maximum width, B 1 , was in the range of 0.05~0.76 % and those in terms of the surface profile radius, R s , ranged from 0.54 to 1.23 %.

설명 가능한 인공지능을 활용한 고등학생의 진로개발역량 예측변수의 기여도 평가

변상민 한국교육학회 2023 敎育學硏究 Vol.61 No.4

In this study, prediction models were constructed for four subfactors (self-understanding and sociality, job understanding, career exploration, and career design and preparation) of high school student’s career development competencies using data from the Korea Career Education Survey 2019. In addition, considering that the machine learning methods used in the previous studies were limited in providing an explanation, 20 predictors with a high contribution for each subfactor were evaluated using SHAP (SHapley Additive exPlanation), an explainable artificial intelligence. The main results are as follows. First, overall school life and career activity satisfaction showed a high contribution in all subfactors. Second, school career activities highly contributed to the prediction of high school student's career development, and the contributions of individual career activities differed by the subfactors. Third, regarding the career education curriculum, it was found that the contribution of the number of career activities in creative experiential activities was high. Fourth, among the student variables, conversation with parents showed a high contribution in all subfactors. Fifth, for all subfactors, the use of career programs and materials and whether it was a career education site did not appear. In addition, in comparing the individuals with the identical predicted value, it was found that the contribution and direction of variables for each student were different. Based on these main results, discussions on career education and programs are presented. 이 연구에서는 진로교육현황조사의 2019년 데이터를 활용하여 고등학생의 진로개발역량을 구성하는 4가지 세부 영역(자기이해와 사회성, 직업 이해, 진로탐색, 진로설계와 준비도)에 대한 예측모형을 구축하였다. 다만, 관련 선행연구에서 활용한 기계학습 방법이 설명 및 해석을 제공하기에 한계가 있었다는 점을 고려하여 설명 가능한 인공지능인 SHAP(SHapley Additive exPlanation)을 심층신경망 모형과 결합하여 각 세부 영역별로 예측 기여도가 높은 20개의 예측변수를 평가하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 전반적인 학교생활 및 진로활동 만족으로 모든 영역에서 높은 예측 기여도를 보였다. 둘째, 학교 진로활동은 진로개발역량의 세부 영역에 대한 예측에 대해 전반적으로 높은 기여도를 보였으며 세부 영역의 성격에 따라 개별 진로활동의 기여도가 다르게 나타났다. 셋째, 진로교육 과정과 관련하여, 재학 중인 학교의 ‘창의적 체험활동 내 진로활동 시수’의 예측 기여도가 높은 것으로 나타났다. 넷째, 학생 개인 변수 중 ‘부모와의 대화’는 네 세부 영역 모두에서 높은 예측 기여도를 보였다. 다섯째, 네 개의 세부 영역 모두에서 진로 프로그램 및 자료의 이용 여부 및 진로교육 사이트 인지 여부는 섀플리 가치 상위 20개에 포함되지 않았다. 또한, 개별 사례를 통해 예측에 대한 기여도를 비교한 결과, 동일한 예측 결과에 대해서도 학생별 변수의 기여도 및 방향이 다른 것으로 나타났다. 이러한 주요 결과를 바탕으로 향후 진로교육 및 프로그램 운영에 대한 논의와 제언을 제시하였다.

반복-수평력을 받는 비내력벽체 및 보-기둥 접합부의 내력 실험 연구

변상민,이창대,이호 대한건축학회지회연합회 2012 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.1

Impact of Korean students’ individual learning time on math performance: differential effect of teachers’ assessment competency

변상민,김나영 서울대학교 교육연구소 2020 Asia Pacific Education Review Vol.21 No.4

As the 2015 revised national curriculum is being implementing in Korea, a teacher’s assessment competency has become a point of focus for the potential enhancement of students’ self-directed learning. Relevantly, a teacher’s competency in student assessment is correlated to his/her individual feedback practices. Although students’ self-directed learning affects academic performance and may vary based on their teachers’ assessment competency, few studies have investigated the effect of a teacher’s assessment competency, specially feedback practices, on student outcomes. Therefore, this study aims to empirically investigate the differential effect of a teacher’s assessment competency, particularly focusing on feedback practices (i.e., formative assessment feedback, homework feedback), on Korean students’ individual learning times and math achievements. For the analysis, a 3-level hierarchical linear modeling (HLM) is employed using data of middle school students (N = 2942) and math teachers (N = 426) in 207 middle schools of the Gyeonggi Education Panel Study (GEPS). The study revealed that a teacher’s formative assessment feedback has a positive differential effect on math performance when controlling for student-, teacher-, and school-level covariates. In addition, the effect of individual learning time on math achievement was significantly dependent on teachers’ homework feedback. The study provides newfound empirical evidence that teacher feedback plays a pivotal role in promoting a student’s self-directed learning and academic achievement. Based on these findings, the implications of improving a teacher’s assessment competency are discussed.

원형 강관 인장 접합부의 구조성능에 관한 연구

변상민,최열,위옥복,강상구 대한건축학회지회연합회 2023 대한건축학회연합논문집 Vol.25 No.1

This study is an experimental study to investigate the performance of steel pipe flange joints, including theoretical yield and breaking strength formula, material test, and linear finite element analysis results. A total of 12 specimens with the various thickness of the flange plate and the number of joint bolts as variables (flange thickness: 3.2, 4.0, 4.5 mm, number of bolts: 4, 6) were prepared and a unidirectional tensile test was conducted. In order to investigate the performance of the joint, the plate thickness was designed to be thinner than the general case in order to induce flange fracture. When the flange thickness was the same, the yield strength and maximum strength increased as the number of bolts increased. However, when the flange thickness increased when the number of bolts was the same, the yield strength increased, but the joint stiffness increased and the maximum strength showed a tendency to decrease. Flange plate fracture was induced, but in the case of the specimen with 6 bolts, the steel pipe was fractured earlier than flage plate. 본 연구는 원형 강관 플랜지 접합부의 성능을 조사하는 실험적 연구로, 접합부의 이론적 항복 및 파단 강도 산정식과 재료의 적합성을 알아보는 재료실험, 또 실험 결과를 평가하기 위한 선형 유한요소 해석 결과를 포함하고 있다. 플랜지 플레이트의 두께와 접합부 볼트 개수를 변수(플랜지 두께: 3.2, 4.0, 4.5 mm, 볼트 개수: 4, 6개)로 하는 총 12개의 접합부 실험체를 제작하여 일방향 인장실험을 실시하였다. 접합부의 성능을 확인하기 위하여 플랜지 파단을 유도하기 위하여 플레이트 두께는 일반적인 경우보다 얇게 설계하였다. 플랜지 두께가 동일한 경우 볼트 개수 증가에 따라 항복강도 및 최대강도는 증가하였으나, 볼트 개수가 동일한 경우 플랜지 두께가 증가할 때 항복강도는 증가하지만 접합부 강성이 높아져 최대강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 플랜지 플레이트 파단을 유도하였으나 볼트가 6개인 실험체의 경우 인장재 파단의 파괴양상을 보였다. 항복 하중에서는 실험체의 변화가 미소하였으나 최대 하중 도달 시 플랜지 플레이트가 우선적으로 인장 및 압축 좌굴 되는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 이는 이론적으로 도출한 결과와 유사하게 플랜지 플레이트의 항복 후 파괴되는 것을 확인할 수 있었으며, 고장력볼트, 용접부의 항복 및 파괴는 발생하지 않았다.

Experimental Study for Roll Gap Adjustment due to Roll Wear in Single-Stand Rolling and Multi-Stand Rolling Test

변상민,박흥식,이영석 대한기계학회 2008 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.22 No.5

To investigate a correlation between the amount of wear and roll gap (pass height) adjustment, we performed a sin-gle-stand reversible pilot groove rolling test as well as rolling test in an actual rod mill. In case of the pilot rolling test, we designed wear contour (profile) and machined it on the original roll groove (i.e., roll groove with no wear) to make the roll groove worn down. For the actual rod mill test, we developed a measuring device which can detect the actual wear profile. To determine the amount of roll gap adjustment, we propose a model for equivalent roll gap decrement which re-duces the increased exit cross sectional area due to wear. We applied the proposed model to multi-stand rolling (rough-ing train of POSCO No. 2 Rod Mill) as well as single-stand reversible rolling. The wear profile of rolls worn down at each stand in mill yard was measured at different roll tonnage. The pilot hot rolling test shows that variation of exit cross sectional area is almost linearly proportional to roll gap change while the roll gap decreases from reference roll gap (6.5m) to 3.5mm. In an actual rod mill which has con-secutive rolling system, relationship between tonage (total amount of tons that the produced rod weighs) and roll gap shape of incoming workpiece.

Deformation Analysis of Micro-Sized Material using Strain Gradient Plasticity

변상민,이영석 대한기계학회 2006 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.20 No.5