[논문]자전거 브레이크에서의 디스크 로터의 형상별 열응력 해석

한문식; 조재웅

doi:10.7467/ksae.2015.23.3.287

[국내논문] 자전거 브레이크에서의 디스크 로터의 형상별 열응력 해석
Thermal Stress Analysis of Disk Rotor by Configuration of Bike Brake 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.23 no.3, 2015년, pp.287 - 291

한문식 (계명대학교 기계자동차공학과) , 조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigates the result of thermal stress analysis on disk rotor by classes at bike brake. In the analysis result of thermal deformation at the steady state, maximum deformations at models 1, 2 and 3 are 0.14347mm, 0.15823mm and 0.16028mm respectively. The deformation becomes larger as the field goes on from the center to the outside at disk rotor. As there are models 1, 2 and 3 in the order of maximum deformation, model 1 has safest among three models. In the analysis result of thermal stress at steady and transient states, there are models 1, 2 and 3 in the order of maximum stress. Model 1 becomes most excellent on strength and safety among three models. By using the analysis result of disk rotor model at bike disk, it is possible to design the model applied practically at the safe driving of bike.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 연구는 우리 일상생활에서 가장 흔히 접할 수 있는 이동수단인 자전거의 브레이크에서의 열해석을 하였다. 최근의 자전거는 빠르고 작은 힘으로도 보다 멀리 갈 수 있고 다른 동력원이 필요하지 않음으로 운동적인 차원에서도 각광 받고 있다.

제안 방법

Fig. 2와 같이 정상상태에 도달할 때까지 라디에이터 핀을 관통하는 유로내부에 끓는 물의 온도인 100°C 조건을 주었으며, 과도상태에서 자전거 디스크로터가 정상상태에서 10초간 식혀질 때까지의 열 해석을 실시하였다.
본 연구를 위하여 실제 자전거 디스크 로터들을 CATIA를 통하여 세 가지 종류의 모델링을 하였으며 지름은 180mm로 동일하다. 본 해석연구를 위하여 모델링한 세 가지의 자전거 디스크 로터들의 메시들은 사면체들이고 Fig.
그리고 자전거의 경우에 앞, 뒤쪽브레이크 중 한 쪽에 먼저 제동이 일어나 정지를 할 수 있어 자동차의 경우처럼 대형사고로 이어지는 경우는 없다. 본 연구에서는 시중에 사용되는 자전거브레이크에서의 디스크 로터를 세 가지 형상별로 모델링하고 ANSYS를 이용하여 디스크 로터에서의 정상상태 및 과도상태에서의 온도에 따른 열변형량 및 열응력을 해석하였다.^4-6) 본 연구에서의 이러한 세 가지 형상별, 자전거 브레이크의 디스크 로터 모델에 대한 해석 결과를 이용하면 자전거의 안전한 주행에 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다.
본 해석에서는 자연 대류 조건으로서 공기가 라디에이터 외부에 공기와 접촉하는 부분의 온도는 상온인 22°C의 조건을 가하였고, 대류 열전달 계수는 5×10-6W/mm2 °C로 설정하였다.

성능/효과

1) 정상상태에서의 열변형량 해석결과, Model 1은 0.14347mm의 Model 2는 0.15823mm Model 3은 0.16028mm로 최대 변형량이 각각 나타났고 중심에서 외곽부로 멀어질수록 열변형이 많이 일어난다.
2) 정상상태와 과도상태에서의 열응력 해석도 Model 1의 응력이 가장 작게 나타났고, Model 2와 3순으로 나타났다. Model 1이 강도와 안전성면에서 가장 양호하고, Model 2 및 3 순으로 나타난 것을 볼 수 있다.
3) 본 연구에서의 이러한 세 가지 자전거 브레이크 디스크 로터 모델에 대한 해석 결과를 이용하면 자전거의 안전한 주행에 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다. 또한 향후 브레이크 디스크 로터의 주행 시험을 통하여 변형량 및 응력 등을 측정함으로서 그 내구성을 검증 및 비교할 수 있다고 사료된다.
본 연구에서는 시중에 사용되는 자전거브레이크에서의 디스크 로터를 세 가지 형상별로 모델링하고 ANSYS를 이용하여 디스크 로터에서의 정상상태 및 과도상태에서의 온도에 따른 열변형량 및 열응력을 해석하였다.^4-6) 본 연구에서의 이러한 세 가지 형상별, 자전거 브레이크의 디스크 로터 모델에 대한 해석 결과를 이용하면 자전거의 안전한 주행에 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다.
4는 정상상태에서 열응력을 나타내는 그림이다. 열응력은 가장자리에서 중심부로 갈수록 크게 나타나는 것을 대체로 확인 할 수 있으며 최대응력은 Model 1에서는 9.8476Mpa로 가장 작게 나타났고 Model 2에서는 17.918Mpa, Model 3에서는 18.74Mpa로 가장 크게 나타났다. 해석결과를 비교하면 Model 1의 응력이 가장 작게 나타났고, Model 2와 3순으로 나타났다.

후속연구

그리고 고무 브레이크를 직접 체시에는 미세하고 자전거에 문제가 조금씩 있는데, 일반 고무 브레이크에서 본 연구에서의 디스크 브레이크로 바꿈으로서 패드의 교환을 자주 할 필요가 없고 비용도 더 많이 들일 필요가 없다.
3) 본 연구에서의 이러한 세 가지 자전거 브레이크 디스크 로터 모델에 대한 해석 결과를 이용하면 자전거의 안전한 주행에 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다. 또한 향후 브레이크 디스크 로터의 주행 시험을 통하여 변형량 및 응력 등을 측정함으로서 그 내구성을 검증 및 비교할 수 있다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자전거 브레이크는 어떤 요소인가?	이에 따 라 자전거가 좀 더 세밀화되고 전문화 되어가고 있으며 많은 장치들이 발전하고 있고 그에 따라 안전성이 더욱 부각되고 있다. 이에 자전거 브레이크는 매우 중요한 제동장치로서 운동하고 있는 기계의 속도를 감속하거나 정지시키는 장치이기 때문에 없어서는 안 되는 요소이다. 따라서 자전거의 주행 시 안정성을 위해서는 자전거에 유효하게 작동되는 브레이크 디스크 로터의 개발이 더욱 필요하다.
	자전거에 사용되는 브레이크의 제동 특징은?	그 응용 사례로서는 약간 고급형의 유사산악용 자전거 또는 입문용 산악자전거에 흔히 적용할 수 있는 디스크 브레이크로 사용하고 있다. 그리고 자전거의 경우에 앞, 뒤쪽브레이크 중 한 쪽에 먼저 제동이 일어나 정지를 할 수 있어 자동차의 경우처럼 대형사고로 이어지는 경우는 없다. 본 연구에서는 시중에 사용되는 자전거브레이크에서의 디스크 로터를 세 가지 형상별로 모델링하고 ANSYS를 이용하여 디스크 로터에서의 정상상태 및 과도상태에서의 온도에 따른 열변형량 및 열응력을 해석하였다.
	자전거가 최근 각광받는 이유?	본 연구는 우리 일상생활에서 가장 흔히 접할 수 있는 이동수단인 자전거의 브레이크에서의 열해석을 하였다. 최근의 자전거는 빠르고 작은 힘으로도 보다 멀리 갈 수 있고 다른 동력원이 필요하지 않음으로 운동적인 차원에서도 각광 받고 있다. 이에 따 라 자전거가 좀 더 세밀화되고 전문화 되어가고 있으며 많은 장치들이 발전하고 있고 그에 따라 안전성이 더욱 부각되고 있다.

참고문헌 (7)

J. M. Kim, K. T. Lee and H. Y. Kim, "Numerical Modeling to Evaluate Rear Crash Worthiness for Round Recliner of Automotive Seats," Transactions of KSAE, Vol.17, No.1, pp.64-71, 2009.

상세보기
H. I. Lee, "Vibro-acoustic Characteristics of a Disk Brake Rotor with a Narrow Radial Slot," Transaction of KSNVE, Vol.19, No.11, pp.1133-1143, 2009.

원문보기 상세보기
Y. S. Lee, B. H. Jun and J. M. Oh, "A Study on the Design Optimization of Composite Cylindrical Shells with Vibration, Buckling Strength and Impact Strength Characteristics," Transactions of KSAE, Vol.5, No.4, pp.48-69, 1997.
S. K. Lee, B. Y. Sung and S. K. Ha, "Optimal Design of Ventilated Disc Brake Rotor," Transaction of KSME-A, Vol.24, No.3, pp.593-602, 2000.
J. U. Cho and M. S. Han, "Analysis of Fatigue Damage at Wheel under Variable Load," Journal of the KSMTE, Vol.19, No.6, pp.753-759, 2010.
H. Y. Kim, S. K. Lee and Y. J. Shin, "Analyses of Deployment Process and Sled Test for Designing Airbag Module," Transactions of KSAE, Vol.6, No.2, pp.118-128, 1998.
J. Swanson, ANSYS 12.0, ANSYS Inc., USA, 2010.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 자전거 브레이크에서의 디스크 로터의 형상별 열응력 해석
Thermal Stress Analysis of Disk Rotor by Configuration of Bike Brake 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 자전거 브레이크에서의 디스크 로터의 형상별 열응력 해석 Thermal Stress Analysis of Disk Rotor by Configuration of Bike Brake 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

한문식 (135) 조재웅 (251)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 자전거 브레이크에서의 디스크 로터의 형상별 열응력 해석
Thermal Stress Analysis of Disk Rotor by Configuration of Bike Brake 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper