휠 동력계의 유한요소 해석 및 하중시험

최윤희(Yunhui Choi),주진원(Jinwon Joo) 대한기계학회 2019 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2019 No.5

스트레인 게이지 휘스톤 브리지 회로 출력 측정 비교 연구

최윤희 ( Yunhui Choi ),주진원 ( Jinwon Joo ) 충북대학교 건설기술연구소 2019 建設技術論文集 Vol.38 No.1

스트레인 게이지로 휘스톤 브리지회로를 구성하고, 저항변화에 의해 변화된 휘스톤 브리지 회로의 전압변화율로부터 게이지 상수 값을 이용해 변형률을 결정한다. 브리지 회로를 구성하는 방법은 1/4 브리지(quarter bridge), 1/2 브리지(half bridge), 완전 결선 브리지(full bridge) 가 있다. 본 논문에서는 실험을 통해 1/4 브리지의 출력과 완전결선 브리지의 출력을 비교하였다. 또한 출력 변형률 대신에 출력한 전압을 직접 측정하여 단위변환을 진행한 후의 여러 브리지의 출력을 비교하였다. 완전결선 브리지와 1/4브리지를 이용한 변형률 측정 실험 결과, P3 인디케이터를 이용한 측정 시에는 0.9 μm/m의 차이가 발생하였고, MX440A 인디케이터를 이용한 측정 시에는 0.8 μm/m의 차이가 발생했으며, 이는 완전결선 브리지 결과에 대해 각0.09 %, 0.08 %로 매우 작은 오차가 발생하였다. 또한, 전압 측정 실험 결과 완전결선브리지와 1/4브리지의 결과 값 차이는 P3인디케이터를 이용한 측정 시 0.001 mV/V가 발생하였고, MX440A 인디케이터를 이용한 측정 시 0.013 mV/V의 차이가 발생하였으며, 이는 완전결선 브리지의 변형률 측정 결과에 대해 각 0.04 %, 0.6 %이다. MX440A 인디케이터를 이용한 측정 시 발생하는 차이의 원인을 분석하기 위해 추가 실험을 진행하였다. 추가 실험 결과 하중이 증가할수록 μm/m로 측정한 결과보다 mV/V로 측정한 후 환산한 값이 작게 나왔으며, 변형률에 대해 약 0.5 %의 차이를 보였다. A Wheatstone bridge circuit is constituted by a strain gauge and the strain is determined by using the gauge constant value from the voltage change rate of the Wheatstone bridge circuit changed by the resistance change. The method of constructing the bridge circuit is a quarter bridge, a half bridge, and a full bridge. In this paper, the output of the 1/4 bridge is compared with the output of the full bridge by experiments. In addition, the output voltage was directly measured instead of the output strain, and the outputs of the various bridges after the unit conversion were compared. As a result of the strain measurement using the full bridge and the 1/4 bridge, there was a difference of 0.9 μm/m in the measurement using the P3 indicator and 0.8 μm/m in the measurement using the MX440A indicator, 0.09 % and 0.08 %, respectively, for the complete bridge results. In addition, as a result of the voltage measurement experiment, the difference of the result of full bridge and 1/4 bridge was 0.001 mV/V when measured with P3 indicator and 0.013 mV/V when measured with MX440A indicator, 0.04 % and 0.6 %, respectively, for the strain measurement results of the fully connected bridge. Additional experiments were conducted to analyze the cause of differences in the measurement using the MX440A indicator. As a result of the additional test, the value converted to mV/V was smaller than that measured in μm/m as the load increased, and the difference was about 0.5 % with respect to the strain.

반도체 패키지의 열변형 측정을 위한 DIC 기법 및 평가

최윤희(Yunhui Choi),사공영진(Youngjin Sagong),주진원(Jinwon Joo) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.1

온도 변화가 발생하면 반도체 패키지를 구성하는 재료들의 열팽창 계수 차이로 인하여 열변형이 발생하고, 이 변형은 반도체의 성능 저하, 응력집중 및 파손 등의 원인이 될 수 있다. 본 논문에서는 DIC를 이용한 2차원 변위 측정을 위하여 이미지 상관계수를 기본으로 한 프로그램을 작성하였다. 외팔보 변형 장치를 포함한 DIC 실험 장치를 구성하여 DIC 측정 결과를 평가한 결과, 화소 추적에 의해 측정된 변위는 비교적 큰 변위뿐만 아니라 미소한 변위 영역에까지도 정확하고 신뢰성 있게 측정되었음을 알 수 있었다. DIC 측정법을 이용하여 온도 변화에 따라 복잡한 거동을 보인 반도체 패키지의 굽힘 변형을 상세하게 측정할 수 있었으며, PCB가 결합된 WB-PBGA 패키지 솔더볼의 전단 변형을 평가하였다. Thermal deformations occur during temperature changes of electronic packages owing to differences in the thermal expansion coefficients of the constituent materials; these deformations may also cause performance deterioration, stress concentration, and semiconductor failure. In this study, a program based on the image correlation coefficient was created for two-dimensional displacement measurements using the digital image correlation (DIC) concept. The DIC measurements were evaluated by configuring a setup with a cantilever, and it was observed that the displacements due to pixel tracking could be accurately and reliably measured not only for relatively large displacements but also small values. Using the DIC measurement method, the bending deformation of an electronic package was measured, even with complex behaviors based on temperature changes. Further, the shear deformation of the solder ball of the WB-PBGA package attached to the printed circuit board was evaluated.

회전성능이 개선된 6빔 휠 동력계의 특성평가

최윤희(Yunhui Choi),주진원(Jinwon Joo) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12

회전형 암을 가진 굴삭기의 응력해석 및 안전성 평가

최윤희 ( Yunhui Choi ),주진원 ( Jinwon Joo ) 충북대학교 건설기술연구소 2018 建設技術論文集 Vol.37 No.1

기존에 사용되었던 굴삭기에서 암 자체가 36° 회전이 가능하도록 교체하여 개발한 굴삭기의 안전성 평가를 위해서는 해석적, 실험적인 검증이 필요하다. 본 논문에서는 유한요소해석 프로그램인 Ansys workbench를 사용하여 개발을 위해 설계된 암을 포함한 굴삭기의 응력해석을 수행하고 안전성을 평가하였다. 회전형 암이 장착된 굴삭기 전체의 상당응력은 107.86 MPa로 계산되었고, 붐과 암 부분의 변위를 계산하여 변위 경계조건으로 부여한 암 자체의 모델에 대한 해석결과, 상당응력은 106.0 MPa로 계산되었다. 220 MPa의 허용응력을 고려할 때 충분히 안전한 설계가 이루어진 것을 확인하였으며, 개발된 굴삭기에 약 200%의 하중이 가해지더라도 강도에는 큰 문제가 없는 것으로 판단되었다. Analytical and experimental verification is required to evaluate the safety of the excavator developed by replacing the existing excavator so that the arm itself can rotate. In this paper, the stress analysis of an excavator including an arm designed for development using the Ansys workbench, which is a finite element analysis program, was performed and its safety was evaluated. The equivalent stress of the whole excavator equipped with a rotary arm was calculated to be 107.86 MPa, and the equivalent stress was calculated to be 106.0 MPa as a result of the analysis of the model of the arm itself given as the displacement boundary condition by calculating the displacement of the boom and arm part. Considering the allowable stress of 220 MPa, it is confirmed that the design is safe enough. Even if the developed excavator is loaded with about 200%, it is expected that there is no big problem in strength.

논벼 생육단계에 따른 물수지 변화 모니터링 연구

최민지 ( Minji Choi ),강다현 ( Dahyeon Kang ),최윤희 ( Yunhui Choi ),장민원 ( Min-won Jang ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

학습용 교구 개발을 위한 전동축의 모멘트와 토크 측정 방법 연구

양희주 ( Heejoo Yang ),최윤희 ( Yunhui Choi ),주진원 ( Jinwon Joo ) 충북대학교 건설기술연구소 2018 建設技術論文集 Vol.37 No.1

기계설계 과목에서는 주어진 설계 조건에 대한 각 기계요소들의 이론적인 내용이나 문제풀이 뿐 아니라, 이러한 기계요소로 구성된 기계 시스템에 대한 전체 설계와 작동 이해가 필요하다. 본 논문에서는 회전하는 축의 굽힘 모멘트와 토크를 측정할 수 있도록 교구를 개발하였다. 이를 위하여 스트레인게이지로 구성된 휘스톤 브리지의 출력을 측정하고, 슬립링을 이용하여 회전하는 축의 신호를 전달할 수 있도록 하였다. 축, 베어링, 기어, 모터 및 브레이크 요소를 사용한 기계 시스템이 설계되어 실제 작동하였다. 특성시험 결과 각 하중 단계에서 실험적인 굽힘 모멘트 값은 이론적인 굽힘 모멘트 값과 잘 일치하였고, 특히 기어비가 1:2인 경우에는 0.5% 이내로 아주 잘 일치하였다. 기어비가 1:3.2인 경우에도 3% 이내로 잘 일치하였다. 실험적인 측정 토크는 이론적인 토크 값에 비해서 기어비가 1:2인 경우에는 약 26%, 기어비가 1.32인 경우에는 약 30%의 오차가 발생 하였다. In the Mechanical Design course, not only the theoretical concept and problem solving of each mechanical element for a given design condition, but also the overall design and operation understanding of a mechanical system composed of these mechanical elements is required. In this paper, we developed a educational equipment to measure the bending moment and torque of rotating shafts. For this purpose, the output of a Wheatstone bridge, which consists of strain gauges, was measured and the signal of the rotating axis was transmitted using a slip ring. Mechanical systems using shafts, bearings, gears, motors and brake elements have been designed and operated in practice. As a result of the characteristic test, the experimental bending moment values at the respective loading stages are in good agreement with the theoretical bending moment values, and especially within the range of 0.5% when the gear ratio is 1: 2. When the gear ratio is 1: 3.2, the output is well within 3%. Experimental measurement torque is about 26% when the gear ratio is 1: 2 and about 30% when the gear ratio is 1:3.2 as compared with the theoretical torque value.

시군별 불투수면적률과 주요 지역특성인자의 상관성 분석

김현준 ( Hyunjun Kim ),최윤희 ( Yunhui Choi ),장민원 ( Min-won Jang ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

환경부 「비점오염관리를 위한 물순환관리지표 산정지침」은 불투수면을 빗물 또는 눈 녹은 물 등이 지하로 스며들 수 없게 하는 아스팔트·콘크리트 등으로 포장된 도로, 주차장, 보도 등으로 정의하며, 토지의 경계와 토지의 주된 용도를 작성한 지적도와 개별공시지가 산정을 위한 조사자료인 토지특성정보를 사용하여 불투수면적을 분류한다. 한국환경과학연구원 (2022)에 의하면 2017년과 2021년의 전국 불투수면적률은 각각 6.11%, 6.64%로, 4년 동안 0.53%(52,629 ha) 증가하였다. 도시화, 산업화의 진척에 따라 불투수면적도 증가하는 것이 합리적인 추론이나, 불투수면적률과 지역 발전을 나타낼 수 있는 사회경제적 인자들과의 연관성에 대한 검토는 부족하다. 이에 본 연구는 현 지침에 따라 산정된 시군 불투수면적률과 시군의 사회경제적 크기를 대표하는 지표 간의 통계학적 상관성 분석을 수행하였다. 도시화와 산업화와 관련된 변수를 시군단위 통계자료 생성여부 등을 고려하여 총인구, 생산가능인구, 포장도로연장, 개발행위허가면적, 주택용 전력사용량, 농사용 외 전력사용량, 지적도 상 지목 ‘대’면적, 자동차등록대수 등 8개 선정하였고, 불투수면적률과의 상관성, 불투수면적률 변화와 각 변수별 변화량 사이의 상관성 등을 분석하고, 불투수면적률 변화에 따른 각 인자의 관계 유형을 분류하였다. 이미 상당한 도시화가 진행된 불투수면적률이 50%를 넘는 시군들은 모든 지역특성인자들과 상관계수가 낮게 분석되었고, 지목 ‘대’면적과 자동차등록대수만 상대적으로 높은 상관성을 보였다. 불투수면적률이 20% 이하인 시군지역은 포장도로연장 외의 모든 변수들과 0.69 ~ 0.94의 높은 상관관계가 나타났다. 이러한 결과는 불투수면적 분류 지침에 따라 반영된 지목과 용도지역 구분에 따른 영향으로 추정되고, 연도별 변화와 공간적 분포를 분석하는 연구를 계속할 예정이다.