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환경하중을 고려한 대심도 터널 피난관제 주행로봇 시스템의 구조 안전성 평가
안승호,박종환,조민성,이덕희,장홍래 한국철도학회 2023 한국철도학회논문집 Vol.26 No.8
본 논문에서는 대심도 터널에서 운영될 피난관제 주행로봇 시스템 궤도레일의 풍하중과 열하중에 대한 안정성 평가를 위해 유체-구조 연성해석과 열-유체-구조 연성해석을 수행하였다. 대심도 터널 주행로봇의 안정성 평가를 위해서는 열차풍과 화재에 기인한 열하중에 대한 고려가 필수적이다. 전산유체역학을 이용하여 풍하중에 의하여 구조물에 가해지는 압력을 계산한 후, 구조해석을 실시하여 풍하중에 의한 영향력을 검토하였다. 시뮬레이터를 이용하여 온도 분포를 획득하고, 열변형 해석을 수행하여 궤도레일의 응력분포를 분석함으로써 열하중에 대한 구조 안전성을 검증하였다. T slot nut의 길이와 열하중에 의한 최대 등가 응력에 연관성이 있음을 보이고 설계 개선안을 도출하였다. 본 연구 결과는 피난관제 주행로봇의 설계 과정에서 환경하중을 고려함으로써 기존 설계의 신뢰성을 확보하고 설계를 개선하는데 활용될 수 있다.
안승호,이덕희,장홍래,박종환 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.12
In this paper, design optimization was carried out for the track rail of an evacuation guidance robot system to be operated in a deep railway tunnel. Deep railway tunnels are becoming bigger and bigger, and since it is necessary to evacuate through a tunnel in case of a fire, the need for an evacuation guidance robot capable of real-time evacuation control is increasing. For the stable operation of the evacuation guidance robot system, it is necessary to review the stability of the track rail. The main geometric parameters of the support for the mounting of the track rail inside the tunnel were derived, and the geometric parameters of the stress and natural frequency were studied. Based on this, the optimal cross-sectional shape of the track rail was obtained in terms of driving stability by applying the topology optimization technique. In addition, the optimal track rail shape to secure running stability was obtained by examining the width dimension of the cross-sectional shape of the track rail support. The results of this study could be applied for the detailed design of a track rail while considering the running stability aspect in the design process of an evacuation guidance robot. 본 논문은 대심도 터널에서 운영될 피난관제 주행로봇 시스템의 주행 안정성을 위한 궤도레일의 최적설계를수행하였다. 규모가 매우 큰 대심도 철도 터널은 화재가 발생할 시 터널을 통하여 피난을 해야 하기 때문에 실시간 피난관제가 가능한 피난관제 주행로봇이 필수적이다. 주행로봇의 안정적인 운영을 위해서는 궤도레일의 안정성 검토가 필요하다. 터널 안쪽에 궤도레일의 거치를 위한 지지대의 주요 기하 변수를 도출 하였으며, 응력 및 고유진동수에 대한 기하변수 연구를 수행하였다. 이를 기반으로, 위상최적설계 기법을 적용하여 주행 안정성 측면에서 최적의 궤도레일 단면형상을 얻었다. 또한, 궤도레일 지지대 단면 형상의 너비 치수에 대한 검토를 통하여 주행안정성을 확보하는 최적의 궤도레일 형상을 획득 하였다. 본 연구 결과는 피난관제 주행로봇의 설계 과정에서 주행 안정성 측면을 고려한 궤도레일의상세 설계에 활용될 수 있다.
응력 제한조건을 갖는 구조물의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계
안승호,김민근,조선호,Ahn, Seung-Ho,Kim, Min-Geun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.3
본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계를 사용하여 응력 제한을 갖는 구조물의 형상 최적설계 문제를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 해석 방법은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 동일하여 기하학적으로 정확하기 때문에 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서 많은 강점이 있다. 최적설계 문제에서 응력의 집중은 구조적인 파괴를 초래할 수 있으므로 응력 제한조건을 고려하는 것은 매우 중요하다. 아이소-지오메트릭 기법은 기하형상을 표현하는 CAD의 기저 함수를 해석에 사용함으로써 정확한 기하형상을 표현할 수 있다. 이러한 기하학적으로 엄밀한 모델을 통하여 정도 높은 응력 및 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이를 통하여 유한요소 기반 최적설계보다 정밀한 결과를 얻을 수 있다. 수치예제에서 응력 제한조건이 있는 구조물에 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법을 적용함으로써 그 효용성을 확인하였다. In this paper, the design optimization of structures with stress constraints is performed using isogeometric shape optimization method. The stress constraints have an important role in design optimization problems since stress concentration could result in structural failure. To represent exact geometry in analysis, the isogeometric analysis method uses the same basis functions as used in the CAD geometry. The geometrically exact model can be used in both stress and design sensitivity analyses so that it can yield more precise optimal design than finite element one. Through numerical examples, the isogeometric approach turns out to be effective in shape optimization problems under stress constraints.
금형주조시 공정 Al-Si 합금의 Sr 에 의한 개량처리에 관한 연구
안승호,강춘식 대한금속재료학회(대한금속학회) 1983 대한금속·재료학회지 Vol.21 No.5
Al-Si alloys have been modified by Na. However, because of fading tendency of Na, modification of Al-Si alloys by Sr is recently being researched. Besides Na addition, high colling rate also results in modification. Accordingly, this experiment was performed to study the modification of Al-Si alloys by Sr in permanent mold casting and was focused to Sr content for complete modification, improvement of mechanical properties, thermal analysis and shrinkage. At 0.3% Sr, when the mold is preheated to 200℃, complete modification was accomplished and mechanical properties were considerably improved. Thermal analysis curve and shrinkage tendency may be used for determining the degree of modification in the permanent mold casting.
AISI D2강 위에 다층으로 증착된 WC-Ti_(1-X)Al_(X)N 코팅의 국부부식 거동에 관한 연구
안승호,이정호,김호건,김정구,한전건 대한금속재료학회 2003 대한금속·재료학회지 Vol.41 No.9
Multilayered WC-Ti_(1-x)Al_(x)N coatings are characterized by periodically repeated structures of lamellae of WC-Ti/WC-Ti_(1-x)Al_(x)N. WC-Ti_(1-x)Al_(x)N coatings of changing Al concentration were deposited on AISI D2 steel by high-ionization sputtered plasma vapor deposition (PVD). The Al concentration could be controlled by using evaporation source for Al and fixing the evaporating rate of other metals. Four kinds of WC-Ti_(1-x)Al_(x)N coatings were prepared: WC-Ti_(0.6)Al_(0.4)N, WC-Ti_(0.53)Al_(0.47)N, WC-Ti_(0.5)Al_(0.5)N and WC-Ti_(0.43)Al_(0.57)N. The corrosion behavior of WC-Ti_(1-x)Al_(x)N coatings was investigated using electrochemical techniques in deaerated 3.5% NaCl electrolyte (galvanic corrosion test, potentiodynamic polarization test, electrochemical impedance spectroscopy and Mott-Schottky method) and surface analyses (GDOES, SEM and EDS). Particular attention was paid to the effect of growth defects on the coating properties related to the corrosion behavior. The results of the coating and substrate galvanic corrosion test showed low galvanic current densities. In the potentiodynamic polarization test and EIS measurement, the corrosion current density of WC-Ti_(0.5)Al_(0.5)N was lower than others and presented higher R_(ct) values than others after 240 h immersion time. This could be attributed to the formation of a Ti oxide, which promotes partial closing of the defects. Capacitance values obtained from EIS as a function of different potentials (C^(-2) vs E) showed that the oxide layer exhibited an n-type semiconductor behavior.