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궤도형 전투차량의 궤도박리 발생 및 성장모드 예측에 관한 연구
Separation Mode Analysis of Track Assembly of Main Battle Tank 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.10 no.3 = no.30, 2007년, pp.173 - 180  

이경호 (국방과학연구소) ,  박병훈 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we have proposed a simple finite element model for separation mode analysis on the roadwheel and track assembly of main battle tank and established a contact stress-based mechanism which could explain the initiation and growth of separation defect occurred during the test of padreplac...

주제어

#전차   #궤도   #박리   #유한요소   #접촉   #내구성  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 로드휠과 궤도몸체의 접촉면, 몸체고무와 궤도슈우 접착면에 대하여 시험 조건과 유사한 경계 조건을 설정하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 궤도 접착면에서의 박리의 발생과 성장에 대한 기계적인 메커니즘을 밝히기 위해서, 로드휠과 궤도조립체에 대한 유한요소 모델에 실차와 유사한 하중조건을 구현하여 응력해석을 수행하였으며, 다음의 결과를 얻었다.
  • 유한요소법을 이용하여 박리를 모델링하고 박리의 성장을 예측하는 것은 많은 모델링과 해석시간을 필요로 한다. 본 연구에서는 박리의 시작 판별 후, 미세한 박리가 시작된 상태에서의 응력 변화를 예측함으로써, 박리의 초기 성장 모드를 예측하는 범위까지 해석을 수행하였다. 파괴역학 관점에서 균열의 성장은 그림 8과 같이, 크랙 팁에서 인장 방향으로의 Opening, 면 내에서 크랙 팁에 수직방향의 Edge sliding, 크랙 팁에 평행한 Shear mode로 나뉜다[5].
  • 본 연구의 목적은 궤도조립체에 대한 유한요소 해석을 통해서, 전단응력의 분포와 박리 모드를 예측하는데 있다. 궤도의 모델링에는 3차원 솔리드, 강체 요소를 사용하였으며, 수렴성과 계산속도를 개선시키기 위해서, 그림 4에 표시한 부분과 같이, 관심 밖의 부분은 형상을 단순화시켰다.

가설 설정

  • 따라서, 본 연구에서는 고무의 비선형적인 초탄성 거동을 선형으로 가정하고, 탄성계수(Young's modulus) 9.0 MPa, 포아송비(ν) 0.49를 적용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서는 궤도 접착면에서의 박리의 발생과 성장에 대한 기계적인 메커니즘을 밝히기 위해서, 로드휠과 궤도조립체에 대한 유한요소 모델에 실차와 유사한 하중조건을 구현하여 응력해석을 수행하였다, 이에 대한 실험결과는? 1) 하중 이동에 따른 궤도 접착면내 주요 지점에서의 전단응력 변화 예측과 시편 시험 결과, 박리가 시작된 핀홀 상부 내측에서 휠이동 방향으로의 전단 응력 변화 진폭이 최대였으며, 이 응력성분이 박리의 유발에 지배적으로 작용한 것을 확인하였다. 2) 핀홀 상부 내측에서 박리 개시후 박리가 없을 때의 3배 수준의 응력이 집중됨으로써, Shear mode (Mode III) 형태로 박리의 성장이 가속화되는 것이 예측되었다. 3) 핀홀 상부 내측에서 계산된 최대 종방향 전단응력 1.7MPa은 접착제의 전단 항복응력 2.4MPa이하이며, 안전율은 1.41이었다. 4) 본 논문의 해석 결과를 통해서, 궤도 설계안의 박리에 대한 안전도를 사전 예측해 볼 수 있으며, 앞으로 궤도 설계 및 접착력 성능 평가에 본 논문의 방법을 활용할 예정이다.
궤도형 차량에서 궤도는 어떤 기능을 담당하는가? 차륜형 전투차량의 단점인 야지 기동의 한계점을 극복하기 위해서 많은 전차, 장갑차 등이 궤도형 차량으로 개발되어 왔다. 궤도는 노면과의 접지력을 유지하면서, 노면의 굴곡에 상관없이 휠의 기동을 가능 하게 해주며, 고무 층에서 노면의 충격을 일차적으로 흡수하여 서스펜션과 차체로의 진동 전달을 억제해주는 기능을 담당한다.
궤도 차량의 단점은 무엇인가? 궤도 차량의 단점은, 전체 중량의 15% 이상을 차지하는 현수장치(서스펜션, 휠, 궤도조립체 등)와 고출력의 엔진의 중량 증가로 인한 동력 손실에 있다. 궤도 1조의 무게를 1kg 감소시킴으로써, 0.
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참고문헌 (5)

  1. 최교준 외, '위상최적설계를 이용한 흑표 궤도 개발', 제14회 지상무기체계 발전 세미나, 2006 

  2. 이경호 외, '계면 전단응력 해석을 통한 흑표 궤도몸체 내구성능 변화 예측', 국방과학연구소, 2006 

  3. Hibbit, Karlsson and Sorensen, 'Contact in ABAQUS/Standard', ABAQUS Inc., 2006 

  4. Crandall, Dahl, Lardner, 'An Introduction to The Mechanics of Solids', McGraw-Hill, 1972 

  5. L. P. Pook, 'Linear-elastic Fracture Mechanics for Engineers', WIT press, 2000 

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