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자전거 프레임 버티드 형상에 따른 내구성 해석을 통한 융합연구
A Convergence Study through Durability Analysis due to the Configuration of Automotive Frame Butted 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.9 no.11, 2018년, pp.271 - 276  

최계광 (공주대학교 금형설계공학과) ,  조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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자전거를 타는 운전자가 자전거를 탑승하게 되면 그 프레임에 실리게 되는 위치에 따라서 운전자의 하중이 다르게 나타난다. 자전거 프레임의 접합 부분에서 가장 많은 하중이 작용하게 되며, 프레임의 중간 부분에서 다른 부분 보다 하중이 적게 작용하게 된다. 그래서 자전거 하중이 많이 작용하지 않는 부분을 두께를 얇게 제작함으로서 프레임의 무게를 줄이고, 하중이 크게 작용하는 부분에는 두껍게 제작하여 하중을 잘 버틸수 있게 한다. CATIA 프로그램을 사용하여 일반 프레임, 더블 버티드, 트리플 버티드의 형상으로 모델링하였고, 구조해석 및 피로해석을 진행하여 탑승자의 하중에 의해 각각의 모델의 내구성을 검토하였다. ANSYS 해석 프로그램을 사용하여 확인하여 본 연구 결과로는 일반 프레임의 변형이 가장 많이 일어났고, 트리플 버티드의 변형이 가장 적었다. 이러한 시뮬레이션 해석 데이터를 사용하여 실제 자전거 프레임을 설계 및 제작 시에 가장 효율적인 방법으로 설계할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

When the driver riding in a bicycle goes on board, the load of driver is shown differently according to the position loaded on the frame of bicycle. The load is applied most at the joint of bike frame and the load at the mid-part of frame is applied least than the other parts. So, the weight of fram...

주제어

#자전거 프레임   #버티드   #구조해석   #피로해석   #융합 연구  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이렇게 두께를 변화함에 따라 자전거를 타는 운전자들의 하중이 작용하면 버티드 종류에 따라 프레임의 변화를 확인하기 위하여 해석을 하였다. 어떤 버티드가 자전거 운전자들이 이용하기에 더 효율적인지 확인하고 알 수 있는 해석을 통하여 연구하였다[5,6]. 구조 및 피로 해석을 결과 데이터를 고려하여 자전거 프레임 설계 시 효과적으로 구조적 안정성과 수명을 높일 수 있다[7].
  • 마지막으로 트리플 버티드는 프레임 제작 시 두 번은 얇게, 다시 한 번 두껍게 제작 하여 프레임 양쪽을 두껍게 제작하고, 중간만 얇게 한 것이다. 이렇게 두께를 변화함에 따라 자전거를 타는 운전자들의 하중이 작용하면 버티드 종류에 따라 프레임의 변화를 확인하기 위하여 해석을 하였다. 어떤 버티드가 자전거 운전자들이 이용하기에 더 효율적인지 확인하고 알 수 있는 해석을 통하여 연구하였다[5,6].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
버티드를 제작 시 중간 부분의 프레임의 두께를 얇게 하는 이유는 무엇인가? 버티드를 제작하여 프레임의 두께를 다르게 하는 이유는 프레임의 강성을 향상시키고 무게를 줄이기 위해서 사용한다. 자전거 운전자가 자전거를 타게 되면 하중이 작용하는 부분이 다르고, 프레임의 연결 부분은 많은 하중이 작용하고, 하중이 적게 작용하는 부분은 중간 부분이다. 그래서 하중이 적게 작용하는 부분을 두께를 얇게 제작하고, 하중이 많이 작용하는 부분은 두껍게 제작하여 강성을 좋게 하고, 무게를 줄인다. 버티드 제작 방식에는 싱글, 더블, 트리플이있다.
로드 바이크란? 자전거의 이용 목적에 따라서 자전거의 종류도 다양하다[1]. 일반 도로를 목적으로 타는 일반 자전거, 스피드를 즐기기 위한 자전거인 로드 바이크, 오프로드를 달리기 위한 MTB 자전거, 자전거 묘기를 목적으로 이용하는 픽시 자전거등 많은 자전거의 종류가 있다. 자전거의 종류가 다양하고 그 자전거의 대한 스펙도 가지각색이다.
버티드는 자전거 프레임에 어떻게 적용되는가? 자전거의 스펙 중에서도 자전거의 중심이라고 할 수 있는 프레임은 자전거 종류에 따라 재료와 두께가 다양하다. 자전거 프레임 스펙을 보면 버티드라는 것이 있는데 버티드는 프레임의 끝 부분의 두께를 두껍게 하거나 얇게 제작하여 두께를 다르게 할 수 있으며 알루미늄이나 강철등의 프레임에 적용된다[2-4]. 버티드를 제작하여 프레임의 두께를 다르게 하는 이유는 프레임의 강성을 향상시키고 무게를 줄이기 위해서 사용한다.
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참고문헌 (15)

  1. S. J. Han, S. U. Kim, J. H. Cho & K. C. Koo (2017). Ergonomic Evaluation of Indoor Bike Coordinated with Virtual Images. Journal of Digital Convergence, 15(5), 443-451. 

  2. G. W. Hwang & J. U. Cho. (2017). Convergence Study on Durability Improvement due to Radius of Arch Type at CFRP Structure with Stacking Angle. Journal of the Korea Convergence Society, 8(7), 219-224. 

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  3. J. W. Park. (2017). Structural Analysis of a Tractor Cabin Considering Structure Production Error. Journal of the Korea Convergence Society, 8(5), 155-160. 

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  4. J. I. Lee. (2017). The Convergence Design for Stiffness and Structure Advancement of Automotive Body. Journal of the Korea Convergence Society, 8(4), 189-197. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. M. K. Park & B. G. Lee. (2018). A Study on the Structural Analysis of the Spindle of Swiss Turn Type Lathe for Ultra Precision Convergence Machining. Journal of the Korea Convergence Society, 9(5), 145-150. 

  6. J. H. Lee & J. U. Cho (2016). Convergence Technique Study of Model Tie Rod End by Configuration through Simulation Analysis. Journal of the Korea Convergence Society, 7(1), 161-166. 

  7. J. L. Cui, M. H. Chey & S. I. Kim. (2015). Seismic Performance of Urban Structures with Various Horizontal Irregularities using Equivalent Static Analysis. Journal of Convergence for Information Technology, 6(1), 25-32. 

  8. J. H. Hyeon, Y. H. Moon & S. W. Ha. (2018). Development of Automation Software for Corner Radius Analysis of Composite Laminated Structure. Journal of Convergence for Information Technology, 8(3), 107-114. 

  9. J. U. Cho. (2015). Study on Convergence Technique through Structural Analysis on the Axle of Railway Vehicle. Journal of the Korea Convergence Society, 6(1), 93-101. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. J. W. Park & E. D. Kim & J. U. Cho. (2018). Analysis Study on Influence that the Center Hole Notch of CFRP with Laminated Structure Affects. Journal of the Korea Convergence Society, 9(2), 323-329. 

  11. C. H. Yoon & K. D. Choi. (2016). A Study on the Double Mediation Analysis in Structural Equating Models with Bootstrapping Using R. Journal of Digital Convergence, 14(9), 111-121. 

  12. D. C. Lee & K. W. Kang. (2013). Quasi Static Fatigue Analysis of Spot Welding Component considering Change of Stiffness. Journal of the Korea Convergence Society, 4(2), 21-27. 

  13. C. S. Kim. (2017). Fatigue Analysis of the Welded Bogie Frame for Rolling Stock Considering Dynamic Effects. Journal of the Korean Society of Mechanical Technology, 19(1), 100-106. 

    상세보기 crossref

  14. B. S. Kong. (2003). A Study on Optimal Design and Fatigue Experiment by Parameters of the Shape for U-Rib in Orthotropic Steel Deck Bridge(I). Journal of the Korea Construction and Environment Association, 2(3), 111-121. 

  15. S. J. Kim. (2006). Fatigue analysis of steel-girder bridges by reliability theory. Bulletin of the Marine Science Institute, 30(1), 59-66. 

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