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본 연구에서는 위상 최적 설계 기법을 활용하여 복합소재 대차프레임의 제동장치 브래킷 경량 설계를 수행하였다. 제동장치 브래킷은 12t 와 9t 로 각각 두 가지 모델을 대상으로 하였다. 위상최적화시 설계영역은 단면적이 가장 넓은 수직면과 수평면으로 설정하였다. 제한조건은 제동장치 브래킷의 Z 축의 변위 값을 초기 변위 값보다 2.5% 증가이고, 목적함수는 제동장치 브래킷의 질량 최소화로 하였다. 또한 최적화 계산 시간을 줄이기 위해 대차프레임을 생략하고 대차프레임 대신 1D beam 요소를 적용하여 Z 축 변위를 기준으로 전체모델과 동일하게 등가시켜 두 모델간의 상관성을 확보 하였다. 그 결과 12t 모델은 60kg, 9t 모델은 31kg 감소하였고, 최적화 모델의 유한요소해석을 통하여 안전성을 검증하였다.

In this study, the lightweight design of a brake bracket for a composite bogie was studied by considering two brake bracket models with thicknesses of 12t and 9t, respectively. For achieving this goal, finite element analysis and topology optimization were conducted. Firstly, the largest cross-sectional areas of the vertical and horizontal plates of the brake bracket were selected as the design variables. As the constraint, the Z-axis displacement of the brake bracket was increased by 2.5 units from the initial displacement value. The minimum volume fraction of the design regions was chosen as the objective function. The full model comprised a composite bogie frame and brackets attached together. However, to reduce the analysis time, 1D beam elements were used instead of the composite bogie frame by ensuring its equivalence with the full model. The result revealed that the weights of the 12t and 9t models of the brake bracket were reduced to 60 kg and 31 kg, respectively.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 보 구조물의 3차원 형상 추정 김대현, 이진혁, 김헌영 pp.241-247
3 차원 간극 열전도도 모델을 이용한 핵연료봉의 열적 비대칭 거동 해석 양동열, 강창학, 이성욱, 김효찬, 양용식 pp.249-257
등가정하중을 이용한 튜브 하이드로포밍 공정 최적설계에 관한 기초연구 김태경, 장환학, 박경진 pp.259-268
Alloy 600TT 증기발생기 전열관내 일렬 원주방향 표면 일차수응력 부식균열 성장에 미치는 균열 간격의 영향 고찰 김종성, 허은주, 전준영, 김윤재 pp.269-273
Vecna BEAR 형 로봇의 견인력 추정을 위한 Lumped 궤도 모델링 유완석, 김태윤, 정사무엘 pp.275-282
위상 최적 설계를 통한 복합소재 대차프레임용 제동장치 브래킷의 경량화 연구 김정석, 이우근 pp.283-289
KS 표준을 활용한 압력용기 설계 검증 시스템 프레임워크 문두환, 이재철, 김익준, 임채호, 황진상 pp.291-301
고무부싱의 강성에 따른 복합소재 대차의 동적거동 평가 김정석, 김일겸, 이우근 pp.303-309
등가정하중법을 이용한 텔레비전 포장재의 구조최적설계 김태경, 이영명, 정의진, 박경진, 한인식 pp.311-318
고장력강 용접부에 대한 내구수명 예측 방법 연구 장홍석, 유승원, 박종찬 pp.319-325
고강도 내후성강의 온도제어를 위한 ICC 제어기 개발 박철재 pp.327-335
제트엔진 압축기 케이스의 구멍 가공을 위한 특징형상 인식 기반의 CAM 모델 자동생성 김병철, 송일환 pp.337-345
모델 기반 파이프 연결부 누수 감지 시스템 윤병동, 김태진, 우시형 pp.347-352

참고문헌 (16건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

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번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Automotive applications of topology optimization 네이버 미소장
2 Fukushima, J., Suzuki K. and Kikuchi, N., 1992“Shape and Topology Optimization of a Car Body with Multiple Loading Condition,” SAE paper, No. 920777. 미소장
3 Lightweight design of a vertical articulated robot using topology optimization 소장
4 HyperWorks 10 manual, 2010, Radioss for Linnear Analysis Training Manual and Optistruct Optimization Training, Altair Engineering 미소장
5 Structural behavior evaluation of T-joints of the composite bogie frame under bending 소장
6 Manufacturing and testing of a GFRP composite bogie frame with straight side beam members 소장
7 Durability evaluation of a composite bogie frame with bow-shaped side beams 소장
8 Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method 네이버 미소장
9 Topology optimisation of an automotive component without final volume constraint specification 네이버 미소장
10 Topology optimization of frame structures—joint penalty and material selection 네이버 미소장
11 Jang, G. W., Yoon, M. S. and Park, J. H., “Lightweight Flatbed Trailer Design by Using Topology and Thickness Optimization,” Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 41, No. 2, pp. 295~307. 미소장
12 An engineer's approach to optimal material distribution and shape finding 네이버 미소장
13 Wang, S. M., and Moon, H. K. and Kim, Y. S., 2000, “Application of Topology Optimization,” Journal of KSME, Vol. 40, No. 3, pp. 34~36. 미소장
14 Topology Optimization of a Transmission Case 소장
15 Japanese Industrial Standard (JIS) E 7105, 1994, “Test Methods for Static Load of Body Structures of Railway Rolling Stock.” 미소장
16 UIC Code 615-4, 1994, “Motive Power Units Bogies and Running Gear Bogie Frame Structure Strength Tests.” 미소장

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