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개방형 프레임 구조물의 볼트 조인트 강도해석
Strength Analysis of Bolt Joints for an Open Frame Structure 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.33 no.8 = no.287, 2009년, pp.819 - 825  

이진민 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  이민욱 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  조수길 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  구만회 (국방과학연구소) ,  김학인 (국방과학연구소) ,  이태희 (한양대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An open frame structure is fastened by bolt joints for strength and shock attenuation. Therefore the full finite element model of an open frame structure should be properly modeled including bolt joints for strength analysis of the frames and joint assemblies which are operated under multi-loading c...

주제어

#개방형 프레임 구조물   #볼트조인트   #볼트강도해석  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 볼트 및 조인트 응력을 평가하기 위해 볼트 이론/경험식(4~7)과 예하중 해석 및 접촉해석을 포함한 상세 볼트조인트 유한요소 모델의 해석을 수행한다. 볼트조인트에 작용하는 반력(reaction force)의 합을 구하고 이를 본 연구에 사용된 볼트 이론/경험식 및 상세 유한요소 해석의 볼트조인트에 대한 외력으로 적용하여 볼트 조인트의 응력을 비교 평가한다.
  • 하지만 정확히 얼마나 과장되게 응력을 구했는지 알 수는 없기 때문에 이에 대한 검증이 필요하다. 본 논문에서는 실제모델에 상당하는 볼트 이론/경험식과 예하중 및 접촉해석을 포함한 상세 볼트조인트의 유한요소해석을 비교하여 검증한다. 이러한 검증을 위해서는 외력에 해당하는 하중이 필요하다.
  • 본 논문에서는 해석시간이 오래 걸리는 대형 구조문제의 볼트조인트 강도해석기법을 제시하였다. 그 과정은 다음과 같다.

가설 설정

  • Z 축은 볼트길이 방향 축이고 X, Y 축은 볼트길이 방향에 수직인 축이라 가정한다. X 축과 Y 축의 합력과 수직력에 의한 마찰력 차이가 전단력을 발생시킨다.
  • 볼트에 걸리는 응력을 이론적으로 계산할 때 볼트 전체에 작용되는 응력은 일정하다는 가정을 하게 된다. 하지만 볼트 형태에 의하여 응력집중현상이 발생하기 때문에 이를 고려해야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
볼트에 작용하는 응력은 어떻게 나눌 수 있는가? 볼트에 작용하는 응력은 크게 축방향(axial), 전단(shear), 비틀림(torsional) 응력으로 나눌 수 있다. 이 중 비틀림 응력은 다른 응력에 비해 작은 값이고, 윤활 등의 방법으로 감소시킬 수 있기 때문에 본 연구에서는 고려하지 않고, 축방향, 전단 응력만 고려하여 응력결과를 분석한다.
기존의 전투용 차량의 내충격 문제를 해결하기 위해서 어떤 방식의 설계가 수행되고 있는가? 이와 같은 내충격 문제를 해결하기 위해 최근에는 Fig. 1 과 같이 알루미늄 프레임과 베이스 구조(base structure)에 의한 기본형상에 패널 및 다양한 이음체 등을 부착하여 구조적인 안전성을 확보하면서 피탄이나 폭발에 의한 충격파 전달을 최소화하는 내충격성이 강화된 개방형 구조설계가 수행되고 있다.
기존의 전투용 차량은 두꺼운 판재만 용접하여 연결하는데, 이로 인한 장단점은 무엇인가? 기존의 전투용 차량은 두꺼운 판재만 용접하여 연결하기 때문에 구조적인 안전성은 확보되지만 피탄이나 폭발에 의한 충격파 전달(shock propagation)에 의한 인적, 물적 피해가 상대적으로 크다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (7)

  1. Samaam Ladkany, Brendan. J. O'Toole, Qunli Liu, Kumarswamy Karpanan, Masoud Feghhi, Karthik Doppola, A. Frydman and TingHo Li, 2005, 'General Ballistic Shock Modeling Issues(Task BS-3),' Technical Review 

  2. Mohamed B. Trabia, Brendan. J. O'Toole, Samaam Ladkany, Jinhua Huang, Jagannadha Rao Naraparaju, Umakanth Sakaray, Srujanbabu Sridharala, Morris Berman, Michael Minnicino and Sarah Wolf, 2005, 'Vehicle Joint Design for Vehicle Joint Design for Shock Mitigation (BS4b),' Technical Review 

  3. Hong Seok Lim, Hong Hee Yoo, Hak In Gimm and Man Hoi Koo, 2008, 'Study of Impact Energy Propagation Phenomenon and Modal Characteristic of an Armor Vehicle Undergoing High Velocity Impact,' 4th Asian Conference on Multibody Dynamics 2008, pp. 285-291 

  4. Norman E. Dowling, 1999, 'Mechanical Behavior of Materials.' Prentice Hall, pp. 245~273 

  5. Robert C. Juvinall and Kurt M. Marshek, 2006, 'Fundamentals of Machine Component Design,' Wiley, pp. 399~402 

  6. John H. Bickford, 2008, 'Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints,' CRC Press, pp. 41~48, 219~247, 443~466 

  7. Robert L. Norton, 2000, 'Machine Design,' Prentice Hall, pp. 875~940 

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