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반응표면법을 사용한 고 중량물 낙하시험기의 충격에너지 흡수량 예측 연구
Prediction of Impact Energy Absorption in a High Weight Drop Tester by Response Surface Methodology 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.15 no.3, 2016년, pp.44 - 51  

강훈 (한국생산기술연구원 극한제조기술그룹) ,  장진석 (한국생산기술연구원 극한제조기술그룹) ,  김다혜 (한국생산기술연구원 극한제조기술그룹) ,  강지헌 (부산대학교 기계공학부) ,  유완석 (부산대학교 기계공학부) ,  이재욱 (한국생산기술연구원 극한제조기술그룹)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the characteristics of the energy absorption in an expansion tube type impact absorber that is applied to a high weight drop tester and the use of a response surface methodology to predict the impact energy absorption. In order to identify the characteristics of the energy absorp...

주제어

#반응표면법   #고 중량물 낙하시험기   #충격에너지   #확관형 충격흡수장치  

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

문제 정의

  • 하지만 아직까지 확관형 충격흡수 장치가 고 중량물 낙하시험기의 충격 흡수부재로 사용된 기록은 없으며, 관련 연구를 찾아볼 수 없다. 따라서 본 논문에서는 확관형 충격흡수 장치를 고 중량물 낙하시험기의 충격흡수 부재로 사용하였을 때의 충격에너지 흡수성능을 분석하고, 최종적으로 반응표면법(response surface methodology) [5,6]을 적용하여 확관형 충격흡수 장치의 주요 설계변수에 따른 충격에너지 흡수량을 예측하고자 한다.
  • 고 중량물 낙하시험기는 앞서 언급했듯이 스트라이커와 확관형 충격흡수장치를 함께 사용하여 충격 에너지를 흡수하지만, 확관형 충격흡수장치가 스트라이커에 비해 구조가 간단하기 때문에 설계변경이 간편하다. 따라서 본 연구에서는 확관형 충격흡수 장치의 설계변경에 따른 충격에너지 흡수성능을 중점적으로 연구하였다.
  • 본 논문에서는 고 중량물 낙하시험기에 적용된 확관형 충격흡수장치의 주요 설계 변수에 대한 충격에너지 흡수 특성을 분석하고, 반응표면법을 사용하여 충격에너지 흡수량을 예측하였다. 그 결과, 주요 설계변수 값이 작을수록 확관형 충격흡수장치가 스트라이커에 비해 상대적으로 많은 충격에너지를 흡수한다는 것을 알 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고 중량물 낙하시험기란 무엇인가? 고 중량물 낙하시험기는 대형 구조물의 외부 충격에 대한 안정성을 평가하기 위한 장치이며, 높은 충격하중과 같은 극한 환경에서 구조물의 신뢰성을 확인하기 위해 사용되는 장치이다.
본 연구에서 사용된 고 중량물 낙하 시험기는 어떻게 충격에너지를 흡수하는가? 1과 같이 스트라이커(striker) 위에 시험대상 물체를 놓고 특정 높이에서 자유낙하시켜 충격을 가하도록 설계되어 있다. 스트라이커는 모서리 부분이 4개의 기둥으로부터 구속되어 있기 때문에 중력방향의 상하운동만할 수 있으며, 시험대상 물체와 함께 낙하하여 베이스(base)에 고정된 확관형 충격흡수장치와 충돌하면서 1차적으로 탄성 및 소성변형을 통해 충격에너지를 흡수한다. 확관형 충격흡수 장치는 Fig.
고 중량물 낙하시험기에 필수적으로 요구되는 사항은 무엇인가? 고 중량물 낙하시험기는 대형 구조물을 특정 높이에서 떨어뜨려 충격을 가하는 방식으로 시험을 수행하는 장치이므로, 시험기는 필수적으로 대형 구조물이 낙하하면서 발생된 대량의 운동에너지를 안정적으로 흡수하여 소산(dissipation)할 수 있어야 한다. 이를 위해서, 본 연구에서는 에너지 흡수부재로 확관형(expansion tube type) 충격 흡수장치를 고중량물 낙하시험기에 적용하였다.
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참고문헌 (13)

  1. Heo, S. J., Lee, J. H., Koo, J. S., and Song, D. H., "Design and Analysis of the Frontal Impact Absorber for Highspeed Railway Power Cars," Proceedings of the KSME 1998 Fall Annual Meeting, pp. 628-634, 1998. 

  2. Ahn, K. H., "Study on the Crash Energy Absorption and Dynamic Local Buckling of the Expansion Tubes," A Thesis for a Master, KAIST, Republic of Korea, 2008. 

  3. Ahn, K. H., Kim, J. S., and Heo, H., "The Crash Energy Absorption of the Expansion Tubes considering Dynamic Buckling," Proceedings of the KSAE 30th Anniversary Conference 2008, pp. 1049-1054, 2008. 

  4. Lim, J. H. and Chung, Y. I., "Development of Automotive Crash Box with Tube Expansion Type," Proceedings of the KSAE 2009 Annual Conference, pp. 2427-2434, 2009. 

  5. Lee, S. H., Choi, S. D., Kim, G. M., and Lee, J. H., "Study on the Bonding Property and Strength Evaluation in Bonding Interface Joints of Dissimilar Material using Response Surface Analysis", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 8, No. 2, pp. 76-82, 2009. 

  6. Song, B. C., Kim, S. R., Kang, Y. G., and Han, M. H., "A Study on the Comparison of Approximation Models for Multi-Objective Design Optimization of a Tire", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 10, No. 5, pp. 117-124, 2011. 

  7. Yang, J., Luo, M., Hua, Y., and Lu, G., "Energy Absorption of Expansion Tubes using a Conical-Cylindrical Die: Experiments and Numerical Simulation," International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 52, No. 5, pp. 716-725, 2010. 

    상세보기 crossref

  8. Almeida, B. P. P., Alves, M. L., Rosa, P. A. R., Brito, A. G., and Martins, P. A. F., "Expansion and Reduction of Thin-Walled Tubes using a Die: Experimental and Theoretical Investigation," International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 46, No. 12, pp. 1643-1652, 2006. 

    상세보기 crossref

  9. Punuhsingon, S. C. and Oh, S. C., "Application of Response Surface Methodology for Modeling and Optimization of Surface Roughness and Electric Current Consumption in Turning Operation", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 4, pp. 56-68, 2014. 

    원문보기 상세보기

  10. Lee, J. H., Choi, S. D., Kim, K. M., and Lee, J. H., "Study on the Bonding Property and Strength Evaluation in Bonding Interface Joints of Dissimilar Material using Response Surface Methodology", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 8, No. 2, pp. 76-82, 2009. 

  11. Ye, S. D., Min, B. H., and Lee, J. K., "Design of Ultra-precision Micro Stage using Response Surface Methodology", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 5, No. 1, pp. 39-44, 2006. 

  12. Ka, J. D., "A Study on 2D Airfoil Design Optimization with Metamodels," A Thesis for a Master, KAIST, Republic of Korea, 2003. 

  13. EasyDesign, User's Manual for EasyDesign (V3R5), Institute of Design Optimization Inc., pp. 184-194, 2014. 

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