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유체-구조 연성 해석을 통한 발리스의 구조 안전성 분석
장홍래,박종환,조민성,신덕호,채은경 한국철도학회 2024 한국철도학회논문집 Vol.27 No.2
국가 철도망 구축 계획의 일환으로 초고속 열차 운행을 위한 기반 마련이 추진되고 있다. 열차 속도가 향상되면 열차풍에 의한 풍하중이 증가하여 기존 선로에 설치된 지상장치의 영구변형 또는 파손이 발생할 수 있으므로 열차 운행 속도에 따른 풍하중 및 구조 해석이 필요하다. 본 연구에서는 열차 하부와 지상장치인 발리스 부근 유동에 대해 전산 유체 해석(CFD)을 수행하여 발리스에 작용하는 압력과 주위 유속을 수치적으로 계산하였다. 발리스의 위치와 열차의 운행 속도에 대해 유동해석을 수행하여 발리스 주위의 유속과 발리스에 작용하는 압력을 확인하였다. 또한, 유동 해석의 결과를 구조해석의 경계조건으로 설정하여 풍하중을 받는 발리스의 응력 해석을 수행하였다. As part of the national railway network construction plan, the foundation for high-speed train operation is being promoted. If train speed increases, wind load caused by train wind may increase, resulting in permanent deformation or damage to ground devices installed on existing track. So, wind load and structural analysis according to the train operation speed are required. In this study, flow analysis (CFD) was performed on the train and on one ground device, the balise, to numerically calculate the pressure acting on the balise and the flow rate around the balise. Flow analysis was performed at the location of the balise and on the operation speed of the train to confirm the flow velocity around the balise and the pressure acting on the balise. In addition, results of the flow analysis were set as boundary conditions for the structural analysis, and the stress analysis of a balise under wind load was performed.
평판 감육 측정 성능향상을 위한 IDT 기반 SLDV의 모드 선정 방안
장홍래(Hong-Lae Jang),강토(To Kang),구본용(Bonyong Koo),윤민호(Minho Yoon) 한국비파괴검사학회 2022 한국비파괴검사학회지 Vol.42 No.1
레이저 진동계를 이용하는 정상파응답영상화(Steady-state ultrasonic imaging technique) 기법을 활용한 평판 구조물의 결함 영상화 기법은 측정된 진동 신호의 주파수(wavenumber) 응답에 따라 구조물의 두께를 정량적으로 파악할 수 있기에 최근 활발하게 이용되어 왔다. 하지만, 두꺼운 구조물의 경우 저차 모드인 A0 모드가 두께 변화에 대한 파수 민감도가 낮아 측정에 어려움이 있으며 이러한 어려움을 해결하기 위해 높은 파수 민감도(wavenumber sensitivity)를 가진 할 수 있는 IDT(Interdigital transducer) 기반 SLDV(Scanning Laser Doppler Vibrometer)를 사용하였다. 하지만 기존 방법에서도 파수 민감도를 유한차분으로 구했을 뿐만 아니라 측정 모드가 전체 주파수 및 파수 민감도의 응답곡선을 통해 정성적으로 결정되었다. 본 연구에서는 파수 민감도를 해석적으로 구하였으며 이것을 최저임계값을 포함한 제약조건으로, 그리고 측정모드 개수를 목적함수로 하여 최적설계 문제로 정식화 하여 최적의 측정 모드를 선정하였고, 이를 예제를 통해 검증하였다. Defect imaging of plate structures using a Scanning Laser Doppler Vibrometer (SLDV) is a widely used technique because the thickness of such structures can be quantitatively identified. However, for thick structures, the low-dimensional mode A0 performs poorly due to low wavenumber sensitivity with respect to change in thickness. Interdigital transducer (IDT)-based SLDVs with high wavenumber sensitivity have been adopted to resolve this problem. However, using this method, not only was the wavenumber sensitivity obtained as a finite difference, but the measurement mode was also determined empirically through the response curve of the total frequency and wavenumber sensitivity. In this study, wavenumber sensitivity was obtained analytically and was used as a constraint together with the lowest threshold value and the inspection mode. Using the number of inspection modes as the objective function, an optimal design problem was formulated, and the optimal inspection mode was selected. This was verified through numerical examples.
난연 폴리우레탄폼을 이용한 철도차량용 다기능 패널의 강도 해석
장홍래(Jang Hong Lae),권태순(Kwon Tae Soon),박원희(Park Won Hee),이덕희(Lee Duck hee),김성룡(Kim Sung Ryong),배영한(Bae Young Han) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6
최근 철도차량의 고속화 및 이용객의 기대수준이 높아짐에 따라 높은 난연성으로 승객의 안전을 보호하고, 뛰어난 단열효과로 차량에너지효율을 높임과 동시에 차음성능의 개선을 통해 객실 내 승객의 쾌적성을 향상시킬 수 있는 철도차량용 다기능 내장패널의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 단열 및 차음효과가 높은 연질 폴리우레탄폼 재료를 심재로 이용하는 철도차량용 다기능 패널에 대해 소개한다. 난연성을 보완하기 위해 난연재의 후함침을 통해서 난연 폴리우레탄폼을 제조하고, 철도차량 내장패널 적용가능성을 살펴보기 위해 강도 해석을 수행하였다. 재료시험결과에 기반한 초탄성재료 모델을 이용하여 비선형 유한요소 해석을 수행하였으며, 다양한 다른 폼 심재와 비교 분석하였다. Recently, development of multi-functional interior panels for application to rolling stocks including flame resistant, heat and sound insulation properties is required to provide comfort and convenience for passengers. In this research we introduced new interior panels including flame resisting polyurethane (FR-PU) foam core and performed strength analysis of the panels for application to rolling stocks. To obtain flame resistant properties in PU foam, we impregnated the PU foam with flame retardants so that the FR-PU foam specimens are fabricated. Mechanical behaviours of the panels under the compressive and bending loads are studied by using finite element analysis where a hyperelastic model fitted from test data is considered. The results are compared to the various commercial foam core materials to study the applicability of the FR-PU foam core sandwich panel.