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최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재 하이브리드 모듈화 차체구조물의 경량 설계 연구
A Study on the Lightweight Design of Hybrid Modular Carbody Structures Made of Sandwich Composites and Aluminum Extrusions Using Optimum Analysis Method
- 장형진;
- 신광복;
- 한성호
초록
본 논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
키워드
샌드위치 복합재; 알루미늄 압출재; 위상최적화; 치수최적화; 하이브리드 모듈화 차체 구조물; Sandwich Composite; Aluminum Extrusion; Topology Optimization; Size Optimization; Hybrid Modular Carbody Structure
- 제목
- 최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재 하이브리드 모듈화 차체구조물의 경량 설계 연구
- 제목 (타언어)
- A Study on the Lightweight Design of Hybrid Modular Carbody Structures Made of Sandwich Composites and Aluminum Extrusions Using Optimum Analysis Method
- 저자
- 장형진; 신광복; 한성호
- 발행일
- 2012-11
- 저널명
- 대한기계학회논문집 A
- 권
- 36
- 호
- 11
- 페이지
- 1335 ~ 1343
- 언어
- KOR
- 출판사
- 대한기계학회
- 발행국가
- 대한민국
- 분량
- 9 페이지
- ISSN
- P 1226-4873