파형관의 충돌안전도 해석 및 최적설계의 실험적 검증

안승호; 정현승; 김진성; 황준혁

doi:10.5762/KAIS.2023.24.3.302

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저자정보: 안승호 (한국철도기술연구원) 정현승 (한국철도기술연구원) 김진성 (한국철도기술연구원) 황준혁 (한국철도기술연구원)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제24권 제3호

발행연도: 2023.3

수록면: 302 - 307 (6page)

DOI: 10.5762/KAIS.2023.24.3.302

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파형관은 초기 피크하중이 낮아 충돌에너지 흡수장치의 안정성이 높기 때문에 에너지 흡수장치 분야에서 널리 사용되고 있다. 파형관의 성능은 기하 형상에 의존성이 있기 때문에 최적설계 기법을 활용하여 파형관의 성능을 개선할 수 있다. 본 논문에서는 충돌안전도 해석에 기반한 형상 최적설계를 수행하고 그 결과를 실험적으로 검증하였다. 파형관의 직경 및 두께, 파형의 진폭 및 파장을 설계 변수로써 고려하였다. 피크하중(PCF: Peak Crush Force)을 제약조건으로 하며 에너지 흡수(EA: Energy Absorption)를 최대화하는 최적설계 문제를 구성하였다. 금속 3D 프린팅 기법을 활 용하여 316L 강재로 파형관을 제작하고, 정적 및 동적 압축 시험을 수행하였다. 시뮬레이션 결과와 실험 결과가 유사함을 보임으로써 개발된 최적 설계 기법의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 정적 및 동적 압축 시험의 비교를 통해서, 충돌 속도에 따라 충돌 거동이 달라짐을 확인하였다.

#Crash Analysis #Crashworthiness #Corrugated Tube #Experimental Validation #Optimization

참고문헌 (11)

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Nia, Ali Alavi, and Jamal Haddad Hamedani. "Comparative analysis of energy absorption and deformations of thin walled tubes with various section geometries." Thin-Walled Structures , Vol.48, No.12, pp.946-954, Aug. 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws

Chen, D. H., and S. Ozaki. "Numerical study of axially crushed cylindrical tubes with corrugated surface." Thin-Walled Structures , Vol.47, No.11 pp.1387-1396, Apr. 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.12.008

Hao, Wenqian, et al. "Analytical model of thin-walled corrugated tubes with sinusoidal patterns under axial impacting." International Journal of Mechanical Sciences, Vol.128, pp.1-16, Mar. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.03.033

Wu, Shengyin, et al. "Crashworthiness analysis and optimization of sinusoidal corrugation tube." Thin-Walled Structures , Vol.105, pp.121-134, Mar. 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2016.03.029

Deng, Xiaolin, Wangyu Liu, and Lin Jin. "On the crashworthiness analysis and design of a lateral corrugated tube with a sinusoidal cross-section." International Journal of Mechanical Sciences , Vol.141, pp.330-340, Mar. 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/

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