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학술저널
저자정보
오민성 (공주대학교) 정호준 (공주대학교) 홍석무 (공주대학교)
저널정보
아태인문사회융합기술교류학회 아시아태평양융합연구교류논문지 아시아태평양융합연구교류논문지 제9권 제5호
발행연도
2023.5
수록면
25 - 39 (15page)
DOI
http://dx.doi.org/10.47116/apjcri.2023.05.03

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브래킷(Bracket)은 벽, 기둥에 돌출되어 축 등을 받칠 부속품으로 구조물의 안정적인 구동에 중요한 역할을 하기 때문에 사용되는 환경과 조건에 알맞게 설계되어야 한다. 하지만 안전성을 위한 과도한 두께, 길이의 설계를 하거나 불필요한 절삭, 바인딩, 용접 등의 공정 발생 시 제조 비용의 경제성 저하를 야기할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 브래킷에 대한 설계 보완을 통해 제품 강도와 제조 비용을 동시에 고려한 브래킷을 설계하고자 한다. 이때 FEA 결과로부터 도출된 최대 변형량을 비교하여 처짐량을 결정하고, 안전계수를 비교하여 안전성을 결정한다. 먼저 상용화된 산업용 브래킷 모델을 기준으로 유한요소해석 중 구조 해석을 진행한 후 브래킷 모델의 제품 강도와 제조 비용을 동시에 조절할 수 있는 2가지 요소(브래킷 두께와 리브 형상)를 다중 목적함수의 설계 변수로 지정했다. 정리된 설계 변수를 기반으로 요인배치법을 적용하여 2요소, 5수준 총 25가지 종류의 브래킷을 모델링 했다. 모델링 된 25가지 브래킷에 대하여 유한요소해석을 이용한 구조 해석 및 식을 이용한 연산을 진행하여 제품 강도와 제조 비용을 정리했다. 정리된 두 값을 비교하여 제품 강도를 최대화하면서도 동시에 상승하는 제조 비용을 최소화하는 설계 변수 값을 확인했다. 최종적으로 제품 강도를 개선할 때 상승하는 제조 비용까지 고려한 브래킷 설계를 제시하여, 기존 브래킷 대비 부피와 제조비용이 총 2.28배 상승하였지만 최대 등가응력이 46 % 향상되었으며, 처짐량이 0.34 mm에서 0.02 mm로 감소했다.
#브래킷 #실험 설계 #요인 설계 #유한요소해석 #최적화 #Bracket #Design Of Experiments #Factorial Design #Finite Element Analysis #Optimization

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