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고가사다리차의 알루미늄 붐 형상의 최적설계에 관한 연구
A Study on the Optimal Design for Aluminum Boom Shape in High Ladder Vehicles 원문보기 논문타임라인

한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers, v.16 no.3, 2007년, pp.96 - 102  

김홍건 (전주대학교 기계자동차공학과) ,  나석찬 (전주대학교 공학기술종합연구소) ,  홍동표 (전북대학교 기계공학부) ,  조남익 (전주비전대학 컴퓨터응용기계과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An Optimal shape design of the boom system in high ladder vehicles is performed using 3-D finite element method (FEM). Results of structural analyses providing displacements, stresses are implemented for the optimum shape design. Lanzcos algorithm is used for the modal analysis in order to find natu...

주제어

#형상최적설계   #고가사다리차   #유한요소법   #란초스 알고리즘   #고유진동수  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 정 . 동적 하중에 의한 각 부재의 응력 및 변위 등을 산출하여 부재의 힘에 대한 안정도를 평가하고(1) 최종적으로 초고층용 고가사다리차의 최적설계를 하고자한다. 고가사다리차의 알루미늄 붐대 의 형상최적설계는 근 사부 문제 법을 적용하여 제약조건으로 최대처짐과 주응력을 고려하여 수행하였다(4).
  • 본 논문에서는 초경량 알루미늄 고가사다리차 붐 시스템을 3차원 유한요소법을 활용한 구조해석을 실시하고, 단면의 형상최적설계를 위하여 근사부문제 알고리즘을 적용하여도 출하였다. 고유진동수를 도출하기 위하여 란초스 축차 해법을 10차에 걸쳐 모드 해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 형상최적설계의 수행을 위하여 Fig. 1과 같이 기존의 고가사다리차의 설계를 바탕으로 고가사다리차에 사용되는 1st Box Ass, y의 단면을 사용하여 외팔보로 가정하고 Fig. 2 (a)에서 보는 바와 같이 초기모델을 모델링하였다. 이 모델은 직사각형을 갖는 3차원 외팔보로 총 붐의 길이 L=36.
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참고문헌 (10)
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  1. Arora, J. S., 1989, Introduction to Optimum Design, McGraw-Hill, New York 

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    이에 따라서 본 논문에서는 3차원 유한요소법[1]을 활용한컴퓨터 시뮬레이션으로 강도 및 구조역학 계산을 실시하고그에 따른 안정성이 허용하는 범위에서 형상최적설계를 수행하였다[2]

  2. Park, Y. S. and Park, G. J., 1997, 'A Development of Move Limit Strategy Based on the Accuracy of Approximation for Structural Optimization,' Journal of the Korea Society of Mechanical Engineers, Vol. 21, No. 8, pp. 1218-1228 

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    이에 따라서 본 논문에서는 3차원 유한요소법[1]을 활용한컴퓨터 시뮬레이션으로 강도 및 구조역학 계산을 실시하고그에 따른 안정성이 허용하는 범위에서 형상최적설계를 수행하였다[2]

  3. Cook, R. D., Malkua, D. S. and Plesha, M. E., 1989, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, John Wiley and Sons 3rd Ed., NewYork, pp. 163-295 

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    정•동적 하중에 의한 각 부재의 응력 및 변위등을 산출하여 부재의 힘에 대한 안정도를 평가하고[3] 최종적으로 초고층용 고가사다리차의 최적 설계를 하고자한다.

  4. Kim, H. G., Yang, S. M., Noh, H. G., Nah, S. C., You, K. H. and Cho, N. I., 2003, 'A Study on the Optimal Shape Design of 2-D Structures,' KSMTE, Vol. 12, No. 2, pp. 9-16 

  5. Shim, J. S, Hwang, E. S. and Park, Th. H., 1995, 'Structural Dynamic Analysis by Ritz Vector Method Modified with Lanzos Algorithm,' COSEIK, Vol. 8, No. 4, pp. 181-187 

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    또한 붐대가 작업도중 영향을 외부조건 즉바람 등에 의한 변형에 대비하여 진동 모드해석을 수행하였으며[5] 이 때 란초스 알고리즘[6]을 적용하여 10차에 걸쳐 모드를 해석하였다[7].

  6. Kim, H. G., Nah, S. C., Kim, S. C., Kang, Y. W., Yang, G. E., Lee, H. K. and Choi, M. C., 2004, 'A Study on the Dynamic Analysis in the Shaft of Turbo-Blower for Fuel Cell,' KSMTE, Vol. 13, pp. 81-87 

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    또한 붐대가 작업도중 영향을 외부조건 즉바람 등에 의한 변형에 대비하여 진동 모드해석을 수행하였으며[5] 이 때 란초스 알고리즘[6]을 적용하여 10차에 걸쳐 모드를 해석하였다[7].

  7. Park, J. H. and Yoo, H. H., 1997, 'Vibration Analysis and Experimental Study for Rotating Structures,' KSME(A), Vol. 21, No. 2, pp. 272-280 

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    또한 붐대가 작업도중 영향을 외부조건 즉바람 등에 의한 변형에 대비하여 진동 모드해석을 수행하였으며[5] 이 때 란초스 알고리즘[6]을 적용하여 10차에 걸쳐 모드를 해석하였다[7].

  8. Kim, H. G., Nah, S. C., Kim, S. C., Kang, Y. W., Yang, G. E., Lee, H. K. and Choi, M. C., 2004, 'A Study on the Dynamic Analysis in the Shaft of Turbo-Blower for Fuel Cell,' KSMTE, Vol. 13, No. 1, pp. 81-87 

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    고유치해석은 근본적으로 축차에 의해 이루어지고 있으며, 전 시스템의 고유치보다는 그중 극히 작은 수의 일부 고유치들에관심이 있는 경우가 대부분이며, 이에 적합한 부공간 축차법(Subspace Iteration Method)이나 Lanczos 축차 해법이 가장 많이 사용되고 있다[8][9].

  9. Lee, B. C. and Oh, S, H., 1996, 'A Study on the Development of an Efficient Subspace Iteration Method,' KSME(A), Vol. 21, No. 11, pp. 1852-1861 

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    고유치해석은 근본적으로 축차에 의해 이루어지고 있으며, 전 시스템의 고유치보다는 그중 극히 작은 수의 일부 고유치들에관심이 있는 경우가 대부분이며, 이에 적합한 부공간 축차법(Subspace Iteration Method)이나 Lanczos 축차 해법이 가장 많이 사용되고 있다[8][9].

  10. Konke, P., 1995, ANSYS User's Manual 

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    이 때 범용 유한요소해석 프로그램을 이용한 해석결과는 6차 모드에서 최대변형량이0.01367m를 보이고 있으며, 최소변형량은 0.01178mm를보였다[10]

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