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문제 정의
- 13)과 만나는 점에서 12mm 간격을 유지하라고 권고되어 있는 바[6], 압출재의 폭(2p)을 단순적용하는 것이 어려우므로 0 를 선택하는 것이 식 전개가 이해하기 쉬워진다. 가장 중요한 전체높이 T는 차량설계의 전고와 내고에 따라 결정되므로, 본 연구의 최적화는 주어진 T에 대한 최소중량을 결정하는 것이 되겠다.
- 심재가 채워져 있지 않고 중공 단면 (hollow section)인 샌드위치 판의 구조 거동을 해석하기 위해서는 유한 요소 해석을 수행하는 것이 가장 일반적이나, 이를 바탕으로 최적화에 적용하기에는 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 최적화 적용이 용이한 모델 및 해석 방법을 제시하고, 이를 토대로 알루미늄 단위 압출재의 최적단면 형상을 제시하고자 한다.
- 9의 경우는 전자보다는 못하지만, 이 정도의 경향성으로 종래의 연구[4] 는 등가의 강성으로 구조물의 해석이 가능性]함을 밝힌 바 있다. 따라서 본 연구는 제안된 등가의 물성들의 효용을 기대할 수 있다고 판단하고, 이 방법을 Z-core 단위 압출재 구조 최적화의 효율적인 도구로 사용하려고 한다.
- 27%의 중량 감소가 가능한압출재 모델을 제시하였다. 또한 압출 기술 발전시더 좋은 효과를 줄 수 있는 모델도 제시하였다.
- 해석해야 타당할 것이다. 본 논문에서는 용접부에 해당하는 강성을 보로 치환하여 등가물성 요소에 결합, 그 변형량 정도를 비교하여 검증하였다. Fig.
- 본 연구는 기존 설계자료를 바탕으로 제한조건을 설정하여 압출재 두께 70mm에 대한 최소 중량 단위압출재의 구조 최적화를 수행하여 보았다. 압출 차량의 한 단면내에서도 여러가지 다른 두께의 압출재가존재하는 바, 이 과정과 마찬가지 방법으로 압출재두께의 치수가 결정 되는대로 각 frame의 최적 단위압출재의 형상을 도출할 수 있을 것이다.
- 그런데 각 강성은 이러한 처짐에 대하여 미치는 공헌도가 서로 매우 틀리다. 본 연구에서는 각 등가강성을 일정량만큼 늘렸을 경우, 처짐의 변화량을 각 등가강성의 공헌도라고 가정하여, 각각의 변화량의 값을 각 등가강성에 곱하여 모두 합한 값을 처짐에 대항하는 구조물의 가상의 강성수치 기준으로 제안하기로 한다. 구조물의 응력에 대하여는 우선은 제한조건에서 제외하고, 구조물의 최적해를 얻은 후에 응력을 평가하였다.
- 본 연구에서는 기존의 등가강성의 연구결과와 본연구에서 제안하는 일부 물성들의 계산 결과들을 이용하여, 실제 철도차량형태의 구조물에 대하여 압출재 형상으로 만들어진 모델과 이방성 판재로 이루어진 모델(등가물성 모델)에 대한 유한요소해석을 수행하여 해석결과를 비교하려고 한다. 이 결과가 좋은 일치를 보인다면 본 연구내용을 바탕으로 유한 요소해석 과정을 간소화한 부분은 최적화를 수행하는데 매우 도움이 될 것이다.
- 본 연구에서는 모재의 피로강도 수준까지를 허용하는 또다른 해를 계산해보았다. 응력 평가가 모재의 피로 강도에 결리도록 설계를 한다면 심재의 두께는 1.
- 압출재의 설계에 따른 제약조건은 여러 가지를 생각할 수 있겠는데, 그 중 본 연구에서는 압출기술의 한계(식 16), 설계 경험에 의한 권고사항(식 17), 일정 강성의 유지(식 18)를 제약으로 삼으려고 한다. 특히 마지막의 강성 유지에 대해서, 본 연구에서는 수직방향의 처짐을 작게 하는 쪽에 관심을 두고 있다. 그런데 각 강성은 이러한 처짐에 대하여 미치는 공헌도가 서로 매우 틀리다.
가설 설정
- 응력의 평가는 압출재의 가장 약한 부위인 용접부가 떨어져나간 상황을 상정하여, 심재가 등 분포하중에 의하여 굽힘과 압축의 복합하중을 받는 상황을 가정하였다.
- 마지막으로 세 방향의 포와송의 비를 결정하여야 한다. 이를 위하여는 첫째, Betti의 법칙(식 13)을 사용하였고, 둘째, 세 방향의 포와송 비의 평균값은 원래의 물성과 같다고 가정하였다. 이를 통해서 나온 값이 탄성학적 한계치인 0.
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