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유한요소 해석을 통한 선반 받침대의 최적 형태 고찰

Finite Element Method term project김연욱Yeonwook, KimDept. of Mechanical Design Engineering, Chungnam National UniversityAbstract이번 보고서에서는 2차원의 Q4 plate elements 요소를 사용하여 단순 지지를 받는 사각 평판에 집중하중이 주어질 때의 응력과 변위를 계산한다. 주어진 하중은 평판의 정가운데에 작용한다고 가정한다. 이때 요소의 크기를 변화시켜 문제를 풀고, 그 결과에 대해 비교/토론하고, 계산된 결과와 이론적 변위 및 응력의 차이에 대해 논의 한다. 해의 정확도를 비교하기 위해 percent error을 비교하여 가능한 한 이론해와 비슷한 결과를 도출할 수 있는 방법에 대하여 논의한다.Key Words: Ansys 13.0(상용해석 프로그램), Element(요소), Mesh(메쉬), Simply supported plate(단순지지평판)1. 서 론물건을 진열하거나 올려둘 수 있는 가구로써 선반은 각종 매장이나 일반 가정에서 뿐만 아니라 산업 전반에서 다양한 형태와 크기로 제작되어 사용되고 있다. 선반 위에 놓인 하중을 지탱할 수 있도록 진열 선반과 선반의 기둥과 연결된 선반 받침대가 있다. 이러한 선반 받침대는 그 형태와 소재에 따라서 부하된 하중에 의해 부재가 받는 하중이나 변형이 각각 다르다.다양한 분야에서 여러 형태로 쓰이는 선반은 최근 들어 효율성이나 경제성 뿐 만 아니라 디자인까지 고려되어지고 있다. Fig. 1과 같이 판매상품을 진열하는 선반의 경우, 소비자의 소비 욕구를 끌어 올릴 수 있는 디자인이 겸비되어야 하며, 집안 인테리어의 경우 각 소비자의 취향에 맞는 선반을 갖춰야 할 것이다. 이렇듯 다양해지는 선반의 형태에 맞춰서 하중을 지탱하는 선반 받침의 형태도 다양해지고 있는 추세이다.충분한 하중을 버팀으로써 효율성이 증대되기 위해서 그만큼 부재가 튼튼해야 하므로 소재가 많이 들고 이에 따른 원가 상승의 문제가 있다. 또한, 효율본 형태에서부터 추가되는 부재와 함께 효율성, 경제성 및 디자인에 대해서 논의하고 주어진 모델 중 3가지를 적절히 만족시킬 수 있는 선반 받침대의 형태를 제시하였다.Fig. Photo of a display shelf본 과제에서는 다양한 형태의 소재와 형태를 다루지 못하고 기본적인 4가지 형태의 선반 받침에 대해 동일한 하중 조건을 부하하였을 때 응력 집중부와 변형량을 파악함으로써 특성을 평가하였다. 경제성에 있어서 같은 소재로 가정하고 무게가 많이 나갈수록 원가가 높은 것으로 간주하였으며, 통상 판매되는 기초적인 디자인을 1부터 4순위로 가정하여 모델링하고 이를 해석하였다.최종적으로 주어진 모델의 효용성과 경제성 디자인을 고려하여 최적의 선반 받침의 조건을 도출하였다.2. 이론적 배경2.1 선반 받침대 모델선반 받침대는 기본적인 모델로부터 부재가 더해져 디자인이나 효율성 경제성을 가미하는 방식으로 실제 형상을 근거로하여 4가지 type을 설정하였으며 가장 기본적인 형태 type 1의 형상과 단면은 Fig. 2와 같다.Figure 3은 기본 형태 type 1에 동일한 두께의 부재가 더해진 것으로 (a), (b), (c), (d)의 순서대로 디자인성이 높은 것으로 평가하였다. 기본 형태에 대하여 (b)의 경우와 (c)의 경우는 비슷하지만 더해진 부재가 굴곡이 있느냐 없느냐의 차이가 있으며 하중의 지지점은 동일하게 끝단으로부터 30 mm 떨어진 부분으로 고정하였다. (d)의 경우는 부재가 두 개가 들어갔으며 가장 복잡한 형태와 디자인 적으로 아름다운 형태임을 알 수가 있다. 선반 받침의 경우 철이 많이 쓰이고 있기 때문에 본 과제에서 해석에 수행된 소재는 SM45c로 가정하여 수행하였다. SM45c는 소재의 값이 저렴하면서도 열처리된 강도가 우수하여 봉이나 축과 같은 구조물의 소재로 다양하게 쓰이고 있다[3]. Table 1은 해석에 사용된 SM45c 소재의 기계적 특성을 나타낸 것이다.Fig. 2 Image and section of type 1 modelFig type 4Table 1. Mechanical properties of SM45cYoung’s modulus(GPa)Density(kg/m3)Poisson’s Ratioyield Strength(MPa)TensileStrength(MPa)20578500.294906862.2 선반 받침대에 걸리는 하중해석의 결과를 비교하기 위하여 type 1에 대하여 한 쪽이 고정된 단순 외팔보로 가정하였다. 단순 외팔보에 분포하중이 가해질 때의 외팔보 끝에 발생하는 최대 변형량은 다음과 같다[1].delta = {w_0 L^4 } over {8EI } Eq. (1)여기서, w0는 분포하중, L은 외팔보의 길이, E는 탄성계수, I는 단면관성모멘트이다. 관성 모멘트 I는 단면형상 직사각형과 반원의 합에 의해 쉽게 구할 수 있으며 그 값은 대략 157.54 mm2 이다.본 과제에서는 Fillet부를 제외한 선반 받침대의 상부 Line을 따라 분포하중이 1 N/mm 씩 작용한다고 설정하고 해석을 수행하였다. 해석의 정확도 확인을 위하여 이론 해를 구하고 type 1에 대하여 오차 범위를 파악하고 오차가 크게 일어나는 조건과 가장 적게 일어나는 mesh 조건을 찾고 이에 대한 해석을 수행하였다.Table 2. Result of analysis of each type of model for displacement (Unit : mm)Type 1Type 2FineCoarseFineCoarseδmax = 4.7685δmax = 4.7855δmax = 0.5780δmax = 0.5551Type 3Type 4FineCoarseFineCoarseδmax = 0.1260δmax = 0.1226δmax = 0.5499δmax = 0.5356Fine 과 Coarse mesh 조건으로 element size를 각각 1 mm와5 mm를 설정하고 Quadratic 요소에 대하여 해석을 수행하였다. 주어진 해석결과는 상단 하중을 받는 부에 대하여 18구간으로 나누어 각 구간의 하중 분포를 비교하여 각 t 얻은 변형량 결과를 Table. 2에 나타냈다. Type 1에 대한 이론적인 변형량은 4.06 mm이다. 1 N/mm의 하중을 부하한 type 1의 δmax는 4.8 수준으로 이론값과 16 % 정도의 오차를 보였다. 전체적으로 Fine mesh와 Coarse mesh의 차이는 큰 차이를 보이지 않고 있다.Type 1의 경우 아무 부재가 설치되어 있지 않기 때문에 상당히 큰 값의 변형량을 나타내고 있으며 최대 변형은 받침대 끝단에서 발생한다.부재가 크게 적용된 type 4가 가장 변형이 일어날 것이라는 예상과는 달리 type 3의 변형이 가장 적었다. Type 3의 경우 다른 부재와 달리 직선으로 선반 고정부와 받침부를 연결하고 있기 때문에 선반 받침부의 중앙 부분이 휘어지는 현상이 발생하는 것을 확인하였다.변형량 해석 결과로는 type 3과 4에서 굴곡이 있는 끝단에서 최대 변형이 발생하는데 이러한 결과가 나타나는 이유는 응력에 의해 부재가 변형하면서 기준 위치로부터 끝단이 가장 많이 변하였기 때문인 것으로 판단된다.3.2 응력 해석 결과Table. 3은 응력 해석 결과를 나타낸 것이다.변형량의 결과와 비슷하게 최대 응력값의 순은Type 1>Type 4>Type 3>Type 2로 나타났다.변형량 결과와 마찬가지로 type 1을 제외한 모든 조건에서 Fine mesh 보다 Coarse mesh가 값이 오히려 적게 나오는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과는 요소 크기가 작아 발생하는 응력 집중 현상으로 발생한다. Type 2를 제외한 모든 model의 고정부의 fillet 부에서 최대 응력이 발생한다.Table 3. Result of analysis of each type of model for stress (Unit : MPa)Type 1Type 2FineCoarseFineCoarseσmax = 1010.2σmax = 735.44σmax = 300.72σmax = 111.77Type 3Type 4FineCoarseFineCoarseσmax = 231.22σmae 1부터 4까지 해석을 수행한 결과를 최대 변형량에 대해서 비교한 것이다. 요소의 크기를 변화하여 해석을 수행한 결과 해석값의 차이는 크게 나타나지 않고 비슷한 경향을 보였다. 또한, 하중이 가해지는 선반 받침대 상부의 응력 분포를 18개 포인트로 나누어 그래프에 도시한 것을 Fig. 5에 나타내었다. Type 1은 응력을 지지해주는 구조물이 없기 때문에 고정부로 향하면서 선형적으로 응력이 증가함을 알 수 있다. Type 3을 제외한 model은 양 끝단에서 응력집중이 발생하지만 이와는 다르게 Type 3은 받침대 중앙부에서 발생하는 것을 확인하였다. 끝단에 걸리는 하중은 Type 2가 가장 적게 나타났으나 3.2절의 응력 해석결과 type 2의 최대 응력은 고정부 밑단에서 가장 큰 값이 나타났다. Type 2의 경우 하중을 받는 선반 받침대의 상부 끝단이 휘어 지면서 고정단과 연결된 부재의 끝단이 고정단으로 부터 멀어지려는 힘에 의해 최대 응력이 해석결과와 같이 발생하는 것을 예상할 수 있다.최대 응력값과 소재의 특성을 같이 비교해 보면, 해석에 사용된 SM45c 소재의 항복강도는Table 1과 같이 490 MPa 이다. Fine mesh에 의해 요소가 작아 응력집중현상이 심하게 발생한다고하더라도 type 1과 4는 항복 강도 이상의 값을 나타내고 있다. 같은 하중 조건에서 다른 model들에 비하여 이러한 경향성을 나타내는 것으로 보아 type 1의 경우는 부재의 보충이 필요하고, type 4의 경우는 적절한 부재의 재배치와 재디자인이 필요하다.Fig. 4 Comparison with maximum displacement for each type of modelsFig. 5 Stress distribution of each type of model at the point on support part (element size is 1 mm)3.4 최적 조건 도출본 과제는 선반 받침대의 기본 형태 및 기본 형태에 부재를 덧붙여 해석을 수행하고 이에 대한 효율였다.

공학/기술| 2014.10.28| 6페이지| 2,500원| 조회(329)

CAE, 유한요소해석, 응력 해석, 선반 받침대, 변형량 해석

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[기계설계제도] CATIA를 이용한 연필 깎기 모델링

CATIA Modeling학기말 과제 발표 -연필 깎기 모델링- 일 시 : 09년 06월 03일 장 소 : 공4414 강의실과목기계설계제도담당 교수종류학기말 과제 보고서모델명연필 깎기팀명Hakuna - Matata제출2009년 05월 13일사진학과학번역할이름휴대폰전자우편참여시간48 hr48 hr48 hr48 hr48 hr서 명CATIA를 이용하여 연필 깎기를 5개 Part로 나눠 모델링 한 뒤 Assembly 과정을 통해 하나의 물체로 조합하였다. 모델링을 통하여 물체에 이용된 메커니즘을 파악하고 개선방안과 구성 원리를 파악하였다.목차서론 설계구성요소 현실적 제한 요소 결론 부록부록 A – 추진 일정 부록 B – 회의록 부록 C - 참고자료서 론필요성실제 모델링을 통하여 메커니즘 파악이 용이해 진다. 크기에 비해 효율성이 높은 유성기어는 현대사회에 꼭 필요한 메커니즘이다.창의성뛰어난 메커니즘을 갖고 있으나 연필을 사용하지 않는 요즘 잘 사용하지 않는 연필 깎기를 선택하여 모델링 하기로 하였다.관련 연구소음이 적고 크기에 비해 높은 효율을 가진 유성기어의 활용이 점점 많아지며 관련연구가 이어지고 있다.필요성3D 설계를 통하여 기계적인 원리 파악을 보다 용이하게 할 수 있다. 모델링을 한 뒤에 제약조건을 부여하고 시뮬레이션을 이용하여 좀 더 창의적인 개발이 이뤄지기도 한다. 연필 깎기에 사용된 유성기어는 크기에 비해 효율성이 좋은 기계적 원리로 현대사회에서 주요부분에 많이 사용되어지고 있다. 이에 연구가 필요한 분야이다.창의성현대사회에서 잘 사용하지 않는 연필, 이에 따라 점점 없어져가는 연필 깎기이다. 작은 메커니즘 하나로 현재까지 많은 이들을 편하게 해주는 연필 깎기를 모델링 하기로 결정 하였다.관련연구유성기어는 크기에 비하여 효율이 적고 소음이 적어서 대형차량의 차축을 돌리거나, 공장의 콘베어나 그 외 많은 부분에서 쓰이고 있다. 이에 기어의 원리를 이용하여 놀이기구를 개발하거나 연필 깎기와 같이 실생활에 적용되는 연구들이 활발하게 진행 중이다.설계구성요소제 하였고 이 후 수시로 어셈블리 작업을 하며 수정을 통해 최종 모델을 완성하였다. 메커니즘을 구동하여 실제 기어의 움직임을 관찰한다.결과최종 모델을 완성하여 시뮬레이션을 통해 원리를 알 수 있으며, 적용의 예를 고찰해 낼 수 있다.제품명 – 연필 깎기모델링 한 제품은 연필 깎기 이며, 시중에서 쉽게 구할 수 있음 모델링을 통하여 연필 깎기의 원리를 파악하고 구조의 장점과 단점을 파악할 수 있음설계목표 설정치차의 맞물림을 표현하여 손잡이를 돌리면 내부의 날이 같이 돌아가는 것을 표현하는 것이 주안점이다 연필 깎기에 사용된 유성기어의 원리를 파악한다연필 깎기의 원리원통 둘레에 나선 모양으로 칼날이 달려 있는 커터에 연필을 회전시켜 연필 끝을 깎게 된다. 원통형 커터의 한 끝에 치차가 달려 있고, 이 치차가 손잡이와 고정되어있는 내치차와 맞물려있다. 손잡이를 돌리면 여기에 달려있는 막대가 돌고, 이 막대는 커터의 중심을 받치고 있으므로 커터도 돌아 간다. 커터에 붙어 있는 치차가 내치차와 맞물려 있으므로 커터 자체도 돌아간다. 즉 커터는 중심축의 둘레를 회전하는 동시에 자기 자신도 회전하는 유성기어인 것 이다. 이 유성치차축에 직격되어 있는 커터가 자전하면서 연필둘레를 공전하는 것이다.분 석제작CATIA 를 이용하여 실측과 똑같은 크기로 모델링을 한 뒤에 Assembly 작업으로 각 부품을 연결한다. 메커니즘을 구동시켜 시뮬레이션을 통해 실제 움직임을 관찰하고 이에 대한 실 적용의 예를 찾을 수 있다.최종 모델 1/2최종 모델 2/2SimulationDMU 작업을 통하여 메커니즘을 부여하고 이를 시뮬레이션 시켜 실제 기어의 움직임을 확인하였다.Simulation 1/3Simulation 2/3Simulation 3/3평가이 름Part만족도김연욱커터 날■■■■■■■■□□ 날의 날카로움 표현에 미숙하였다.김영현받침 통■■■■■■■■■□ 어셈블리에 있어서 어려움을 겪었다.김만섭몸체■■■■■■■■■□ 자유곡면이 많았으나 끝내 해내서 기뻤다.김민규연필꽂이■■■■■■■□□□나개발로 소비자를 만족.환경친환경적인 연필 깎기의 제작.미학가벼운 소재 및 아름다운 디자인의 연필 깎기 제작.보건 및 안전어린이들이 안전하게 사용할 수 있는 친환경적인 소재와 인체 무해한 소재로 제작하고, 다치지 않도록 안전한 설계를 한다.경제개발경제분석 : 혁신적인 연필 깎기의 등장은 고가의 샤프연필의 사용량을 줄이고 값싼 연필의 사용량의 증가를 가져올 것이다. 경제적 측면에서의 설계 : 디자인을 간소화하고 가지고 다닐 수 있도록 크기를 줄이면 원가를 낮춰 소비자 가격도 낮춰 고객의 기호를 끌어올 수 있다.환 경자동 연필 깎기가 대두되어지는 요즘 수동 연필 깎기로 인해 화석연료사용의 감소. 혁신적인 연필 깎기로 인해 자동 연필 깎기의 장점을 극복하고 환경적인 측면에서 매우 큰 이익을 볼 수 있음.미 학과거의 연필 깎기 - 고전적 모양과 딱딱한 느낌의 소재, 그리고 무거운 소재를 선택. 현대적 감각의 연필 깎기 - 쉽게 소지할 수 있다는 느낌의 가벼운 소재, 현대인의 감각에 맞는 다양한 색상, 편안해 보이는 부드러운 느낌의 설계로 사용자의 호감을 얻을 수 있음, 고객이 원하는 부분을 일정수준 만족시킬 수 있는 설계.보건 및 안전제품의 설계는 환경에 무해한 플라스틱 제품을 사용한다. 아이들이 많이 쓰는 연필 깎기에서 칼날이 위험해서 칼날을 비교적 연필 정도만 깎일 수 있는 칼날을 제작하고 있으며, 녹이 스는 경우를 대비하여 연필 깎기 보조품으로 녹방지윤활유 제공하고 있다.결 론 1/2협업최초 모델의 선정부터 파트분할 까지 모든 작업에 동참하여 서로 어려운 부분에 있어서 정보교환과 도움이 되고자 노력하였다.공정성서로의 여건에 맞추어 파트분할 하여 능률을 올리고자 하였다.난이도유성기어 및 칼날의 표현은 Helix 명령어를 이용하여 작업. 메커니즘 구동시의 축 설정에 있어서 많은 생각이 필요함완성도전체적인 모델링을 최종 완성 Simulation 작업에 있어서 보완이 필요.결 론 2/2개선점유성기어의 완벽한 구동이 안되나 이 후 해결 가능할 것으로 예상된다.향후 과제CA아가 질문해도 웃으면서 받아주시던 조교님, 같이 서로 공부하고 위로해가며 완성할 수 있도록 도와준 조원들, 아는 것 모르는 것 서로 공유할 수 있었던 선후배님들, 마지막으로 많은 경험이 될 수 있는 프로젝트를 만들어주신 박상호 교수님. 다들 감사드립니다.협 업브레인스토밍 과정을 통하여 창의적인 모델선정을 하였고, 모든 작업에 있어서 열외 없이 모든 조원이 참여하여 프로젝트에 임했다. 서로 어려운 점이나 모르는 것은 아는 범위 내에서 도와가며 해결하였다.공정성서로의 능력에 맞게 어려운 파트와 쉬운 파트를 나누어서 맡아 모델링 하였다.난이도전체적으로 자유곡면이 많아 어려움을 겪었으나 책과 주변인을 통하여 해결 할 수 있었다. 유성기어의 표현에 있어서 치차의 맞물림을 표현하는데 꽤 많은 시간을 투자하였다.완성도모델링과 어셈블링을 최종적으로 마친 상태이나, 메커니즘 구동 과정에 있어서 정확한 유성기어 표현이 잘 되질 않았다.개선점유성기어의 완벽한 구동을 위해 더 공부해야 하겠고 이를 시뮬레이션화 하도록 해야겠다. 어셈블리를 위해 실측과 다른 수치를 적용하였는데 좀 더 정확한 방법을 찾아야겠다.향후 과제현재 잘 되지 않았던 기어 표현에 좀 더 공부하고 시간을 투자하여 이를 완벽하게 시뮬레이션 할 수 있도록 한다.감사의 글밤낮 고사하고 찾아가 질문해도 웃으면서 받아주시던 조교님, 같이 서로 공부하고 위로해가며 완성할 수 있도록 도와준 조원들, 아는 것 모르는 것 서로 공유할 수 있었던 선후배님들, 마지막으로 많은 경험이 될 수 있는 프로젝트를 만들어주신 박상호 교수님. 다들 감사드립니다.부 록부록 A. 추진일정 부록 B. 회의록 부록 C. 참고자료종류첫 번째 기말과제 회의록 / 총 세 번과목기계설계제도제목팀 명 선정 회의일시2009년 04월 28일 17시 ~ 18시장소공 4호관 4층 휴게실참석안건- 팀 명 제시 및 결정 - 모델 토의 및 선정 - 다음 회의 내용 검토 및 날짜 선정회의 내용 결정 사항1. 팀 명 아이디어 회의 및 결정 창의적이고 독창적인 팀 명을 제작하기ta) ' 를 인용·선정 ( 걱정 없이 다 잘 된다 라는 스와힐리어에서 발췌 ) 2. 모델 아이디어 회의 - 창의적인 모델 탐색 ( 인터넷 및 주변의 도움을 통한 자료 수집 ) 카티아로 표현 가능한 모델 탐색 3. 최종 모델 선정 디지털 카메라, 타이어 휠, 백미러, 리모콘 등의 후보 중 최종 리모콘으로 결정 4. 다음 회의 내용 및 날짜 선정 모델링 작업을 위한 각자의 카티아 연습 다음 회의 날짜 선정 ( 5/04)종류두 번째 기말과제 회의록 / 총 네 번과목기계설계제도제목모델 재선정 및 세부일정 회의일시2009년 05월 04일 17시 ~ 18시장소공 4호관 414호 강의실참석안건모델 재선정 토의 역할분담 위한 토의 - 세부일정 토의회의 내용 결정 사항1. 모델의 재선정 토의 지난번 회의 때 리모콘을 모델링 하기로 하였으나, 좀더 참신한 것에 도전하기 위해 연필 깎기를 모델링 하기로 함. 2. 역할분담 토의 연필 깎기의 부품 별로 Part를 나눠 모델링 하기로 함 (몸통부분-만섭, 몸통받침부분-영현, 손잡이 부분-찬우, 깎는 날 부분-연욱, 연필 꽂이 부분-민규) 3. 세부일정을 위한 토의 모델구매시기와 중간점검일 등을 토의 (모델구매시기 – 5/6, 중간 점검일 – 5/12)종류세 번째 기말과제 회의록 / 총 네 번과목기계설계제도제목모델 재선정 및 세부일정 회의일시2009년 05월 25일 14시 ~ 18시장소기계설계과 컴퓨터실참석안건어셈블리를 통해 서로의 파트를 맞춰 본다회의 내용 결정 사항1. Assembly - 각 파트 별로 조립이 잘 되는지 직접 해본다. 2. 오류 수정 - 각 파트 별로 조립이 안돼는 부분의 원인을 파악하고 이를 해결 할 수 있는 방법을 찾았다. 수치와 모델링에 있어서 실측과 다른 부분이 있어 오류가 많았다. 3. 향후 과제 토의 - 현재 필요한 정보와 내용들을 각자 역할을 나눠 조사하고 문제를 해결 할 수 있도록 했다.http://cafe.daum.net/ASCATI ( 카티아 까페 ) 쉽게 배우는 CATIA Power Up -이승w}

공학/기술| 2014.10.28| 48페이지| 2,000원| 조회(408)

CATIA, 3D 모델링, 기계설계제도, 최종 보고서, 연필깎기

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OpenGL-움직이는 로봇

발 표 일 :2010. 06. 05 (土)팀 명 :발표장소 :공대 4호관 414호 강의실Term Project 최종 보고서Carpe Diem과목CAD담당 교수박 상 호종류기말 과제 보고서제목OpenGL로 설계한 변신하는 로봇팀명Carpe diem (6조)제출2010년 06월 05일사진학과학번역할이름휴대폰전자우편참여시간92h92h92h92h92h서 명OpenGL을 이용하여 표현할 수 있는 것들에 대하여 토의 하여 최종적으로 주위에서 자주 접할 수 있는 로봇팔을 설계하여 이를 키보드 입력을 통해 제어 할 수 있도록 설계하여 보기로 하였다.Carpe Diem목 차설계 제품 및 목표 제작 과정 최종 결과 부록 A. 회의록 B. 추진 일정 C. 참고 문헌 V. 감사의 글Carpe Diem제품모델 : 변신 로봇제품명 - 변신 로봇 창의성 - 기본 도형을 조합하여 로봇의 형태를 만들기로 결정Carpe Diem설계 목표Tree구조를 이용하여 로봇을 모델링 할 수 있다. HCI (Human-Computer Interaction) 요소로써 키보드와 마우스를 이용한 모델링의 변화를 목표로 한다. OpenGL 의 API 라이브러리가 가지고 있는 함수를 최대한 이용하고, 직접 적용함으로써 OpenGL에 대한 전반적인 이해도를 높인다.Carpe Diem제작 과정Tree구조를 이용한 로봇의 ModelingCarpe Diem트리 구조 이용트리란 모두 하나의 노드에서 출발하여 다른 노드로 들어가는 간선들로 구성되어 있는 그래프이다. 부모노드에 대한 상대 위치를 결정하는 행렬을 설정하여 자신의 노드를 완성 적용될 색상, 텍스처, 재질특성과 같은 속성정보들을 각 노드에 포함시킬수 있다.Carpe Diem변수선언 및 값 지정로봇에 관련된 변수를 선언. 고정된 값에 대해서 전처리기 지시자인 “Define” 이용하여 값을 지정. 변하는 값에 대해서 “GLfloat” 를 이용하여 값을 선언.Carpe Diem변신로봇의 구조(1/3)Carpe Diem변신로봇의 구조(2/3)몸통을 기준으로 하여 변환함수환)을 이용하여 머리, 팔, 다리를 제작하였고, 중심축을 그려, 변신로봇이 이 축에 대해 회전하도록 하였다. 푸쉬와 팝을 이용한다. 푸쉬가 원래의 모형-관측 행렬을 스택의 꼭대기에 저장하여, 사본을 보존하면 머리, 몸통, 팔, 다리에 대한 각각의 변환작업을 수행하여, 그리게 된다. 팝은 그림을 다 그린 뒤, 원래의 모형-관측 행렬로 복구 시킨다.Carpe DiemCarpe Diem변신로봇의 구조(3/3)로봇의 움직임을 표현하기 위한 함수지정 이 경우 팔의 흔들림과 움직임을 표현하기 위해서 각각의 각의 값과 위치 값이 적용cube 로봇에서 sphere 로봇으로의 변형을 지정하기 위한 함수크기 변환 (1/7)머리Carpe DiemCarpe Diem크기 변환 (2/7)몸통Carpe Diem크기 변환 (3/7)팔Carpe Diem크기 변환 (4/7)다리Carpe Diem크기 변환 (5/7)마우스 이용 GLUT 라이브러리가 제공하는 팝업 메뉴를 이용한다. 팝업 메뉴 생성 과정 ① 메뉴 안의 항목들을 정의한 후 메뉴를 특정 마우스 버튼과 연결한다.Carpe Diem팝업 메뉴 생성과정 ② 각 메뉴의 항목에 해당하는 답신함수를 정의한다.크기 변환 (6/7)두 개의 단계를 거쳐, 팝업메뉴를 생성할 수 있다.Carpe Diem크기 변환 (7/7)키보드를 입력 장치로 이용하여, 키 이벤트를 발생 시켜 키보드의 답 신함수에 등록되 어 있는 기능을 나타낸다.Carpe Diem큐브에서 원형으로 변환 (1/2)Cube → SphereCarpe Diem큐브에서 원형으로 변환 (2/2)Carpe Diem변신로봇을 만들기 위해 flag라는 변수를 정적 변수로 선언한다. 정적 변수로 선언하는 이유는 보통 함수가 종료되면 메모리 공간에 서 값이 지워지지만, static 변수로 선언하게 되면 메모리 공간의 값이 지워지지 않고 유지 되기 때문이다. 머리, 몸통, 팔, 다리의 함수에서 if, else if를 이용하여 flag=20이면 큐브 로봇이 되게 하고, flag=21 구형 로봇이 되도록 한다. 변신기능은 팝업 메뉴를 통해 변경이 가능하다.카메라 초점 변환 (1/4)카메라의 위치가 위Carpe Diem카메라 초점 변환 (2/4)카메라의 위치가 위쪽 대각선Carpe Diem카메라 초점 변환 (3/4)Carpe Diem■ glutLookAt 함수 이용9개의 매개변수로 구성 되어 있다. 3개는 객체 좌표계에서 지정된 카메라의 시점을 말하며, 3개는 카메라가 바라보는 물체의 지향점이다. 나머지 3개는 카메라의 관점에서 위쪽 방향을 지정하기 위한 관측 상향 벡터의 값이다. 객체의 위치 및 부수적인 행렬 연산을 통해 카메라의 위치를 정한다.카메라 초점 변환 (4/4)Carpe Diem카메라(관측자)의 관측 위치 변경을 위해 Static 변수로 camera를 선언카메라의 초점에 변화를 주어 이 카메라들의 변수를 지정하여 키보드 입력시 카메라의 위치변경이 가능광원 효과 (1/2)Carpe Diem음영효과를 이용한 사실감 표현광원 효과 (2/2)Carpe Diem주변광, 난반사광, 정반사광량을 변경하여 광원 설정.로봇(물체)과 광원의 상호작용에 대한 재질 특성을 설정Carpe Diem[ 변신하는 로봇 최종 동영상 ]평 가Carpe Diem로봇이 축을 중심으로 회전함과 동시에 팔과 다리를 흔들도록 표현하여 생동감을 더욱 부여하였다. HCI를 강조하여 다양한 이벤트 처리(마우스, 키보드)구현을 위해 노력하였다. OpenGL의 다양한 함수에 대하여 조원 개인별로 임무를 부여하여, 기본, 속성, 관측, 변환, 입력, 제어 함수의 많은 부분을 적용할 수 있었다.Carpe Diem추진 일정표Carpe Diem미 학Carpe Diem종류회의록 #1과목CAD제목OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기일시2010, 04, 02 (금) 15:00 ~ 16:00장소공대4호관 414호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - OpenGL 을 통한 설계요소에 대하여 토의 하였다. - 공이 움직이는 게임요소 난이도로 미루어 톱니가 맞물려 돌아가는 시계로 최종 결정 하였다.Carpe Diem종류회의록 #2과목CAD제목변신하는 장난감 로봇일시2010, 04, 08 (목) 14:00 ~ 15:00장소공대4호관 414호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기 (2)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - 톱니의 표현에 있어서 많은 어려움이 있을 것으로 예상 때문에 다른 주제를 찾아보기로 결정. - 입력툴을 이용하여 변신이 가능한 로봇을 설계하여 보기로 최종 결정함.Carpe Diem종류회의록 #3과목CAD제목관절이 움직이는 로봇 팔 설계일시2010, 04, 16 (금) 13:00 ~ 15:00장소공대4호관 414호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기 및 Term project 준비 (3)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - 변신 로봇은 현재 수준에서 너무 어렵게 느껴져 다시 토의한 결과 주변에서 흔히 볼 수 있는 로봇 팔을 설계 이 로봇 팔의 관절을 표현하여 관절을 움직여 보도록 주제 재선정Carpe Diem종류회의록 #4과목CAD제목구체적인 로봇 팔 설계일시2010, 04, 23 (금) 14:00 ~ 16:00장소공대4호관 414호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기 및 Term project 준비 (4)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - 지난 주 회의 시 결정했던 주제 “ 관절이 움직이는 로봇 팔 ”을 좀더 구체적인 방향을 제시. ( 필요한 소스 관련 자료 검색 및 비슷한 모델링 조사 ) - 자료 조사를 통하여 키보드를 이용한 함수값의 입력으로 모델을 제어 할 수 있어, 이를 관절 로봇 팔에 적용시키기로 결정 - 차주에 실제 소스를 작성하여 인코딩 해보기로 결정Carpe Diem종류회의록 #5과목CAD제목회전하며 변신하는 로봇 설계일시2010, 05, 07 (화) 15:00 ~ 17:00장소공대4호관 을 이용한 설계요소 정하기 및 Term project 준비 (5)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - 로봇 팔만 하기엔 약간 모자라는 듯 하여 원래 설계 하기로 했던 변신로봇에 재도전 하기로 재결정 - HCI 요소로 마우스 조작을 통해서 로봇이 직육면체에서 원형의 로봇으로 변신 할 수 있도록 요소를 설계 - 실제 소스 구성 및 디버그 과정 수행Carpe Diem종류회의록 #6과목CAD제목회전하며 변신하는 로봇 설계일시2010, 05, 24 (월) 16:00 ~ 18:00장소공대4호관 414호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기 및 Term project 준비 (6)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 - 음영 및 광원을 넣기 위한 소스작업 및 인코딩 수업시간에 광원 소스를 넣었으나 에러 가 떠 그 원인을 찾아 이를 해결 기존의 C 언어와는 다르게 C++ 언어를 이용 하여 이를 해결Carpe Diem종류회의록 #7과목CAD제목회전하며 변신하는 로봇 설계일시2010, 06, 02 (수) 13:00 ~ 17:00장소공대4호관 412호 강의실참석김연욱, 김현우, 이범희, 조예솔, 심흥보안건OpenGL 을 이용한 설계요소 정하기 및 Term project 준비 (7)회의 내용 결정 사항◎ 주제 안건 최종 발표 자료 제작 및 정리, 관련 영상 촬영 첨부 하여 6월 5일에 있을 발표에 대비 하도록 하였음 더 수정할 사항에 대하여 회의 하였고, 텍스쳐 맵핑을 시도하였으나 소스 및 자료의 부족으로 인해 실패. 이에 지금 현재 자료로 최종 발표를 마무리 하기로 최종 결정Thanks to ..Carpe Diem먼저 한 학기 동안 고생하여 주신 박상호 교수님께 감사 드리며 이번 프로젝트를 통해서 C언어에 대해서도 많이 배울 수 있었고 컴퓨터 그래픽에 대해서도 많이 배울 수 있는 기회가 된 것 같습니다. 그리고 말도 잘 통하지 않는 학생들을 데리고 열심히 수업해 주신 효나, 무랄리, 경호 선생님 너무 감사 드립니다. 한 학기동안 }

공학/기술| 2014.10.28| 38페이지| 2,000원| 조회(681)

opengl, 기계설계, 트리구조, 로봇 설계, 최종 보고서, 변신로봇, 움직이는 ..

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치과용 임플란트의 파괴거동 및 개선방안

치과용 임플란트 의 파괴거동 및 개선방안 Mechanical Behavior of Materials 조 이름 : 6 조 ( 사랑니 ) 발표장소 : 공 4606 호 강의실 발표일 : 2010 . 12 . 6 ( 月 ) 조원 :Mechanical Behavior of Materials 서 론 1 -1 개 요 1 -2 문제 제기1- 1 개 요 Mechanical Behavior of Materials 임플란트 (Implant) 란 !? 상실된 치아 를 인공치아의 식립 을 통해 건강한 구강을 가지게 하는 학문의 한 분야 임플란트 (Implant) 역사 고대 - 동물의 치아 , 조각한 뼈 , 상아 조각 등을 이용한 흔적 현대 - 1952 년 , 뼈와 뒤엉켜 분리가 되지 않는 현상 을 발견 - 1963 년 , 첫 시술 성공 이 후 비약적 발전 을 이룸 A Study on Fracture Behavior of dental implant1- 1 개 요 Mechanical Behavior of Materials 임플란트 (Implant) 특징 독립적으로 시술이 가능 잇몸뼈 흡수를 막을 수 있음 자연치아와 거의 흡사한 모양을 구현 저작력이 자연치아의 80% 정도 반영구적으로 사용이 가능 ☞ 현대인들에게 생활의 편리 및 외적인 만족 을 부여 A Study on Fracture Behavior of dental implant1- 2 . 문제 제기 Mechanical Behavior of Materials 구강 내 부식 과 턱관절 악력에 의한 피로 파절 경량화 와 소형화 를 요구 피로수명 예측과 피로 내구성 에 대한 검토 문제 제기 A Study on Fracture Behavior of dental implantMechanical Behavior of Materials 본 론 2 -1 임플란트의 제조 2 -2 임플란트의 파괴 2 -3 임플란트의 실험 2 -4 임플란트의 연구 2 -5 임플란트 연구의 결과2 -1 임플란트 제조 Mechanical Behavior of Material처리 감마 소독 ☞ 감마 소독 ( 방사선 살균 ) 감마선 이용한 저온 살균 방법으로 , 제품 ( 주로 식품 ) 에 방사능이 유도되지 않도록 감마선을 이용 , 효소 억제 작용으로 장기간 보관 가능 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -1 임플란트 제조 Mechanical Behavior of Materials 제조 기술 치조골과 픽스쳐 표면의 결합력 씹을 때 마다 가해지는 충격 ( 교합력 ) 에 대한 인성 [ 국내 임플란트 제조 기업 ] A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -1 임플란트 제조 Mechanical Behavior of Materials 재료 비교 * Carbon Implant : 생물학적으로 뼈와 친화성이 좋으나 물리적으로 강도가 약하여 거의 사용하지 않음 * Ceramic Implant : 생체 적합재료이기는 하나 물리적 강도가 약하여 역시 문제가 있음 * Titanium Implant : 생체적합성이 좋을 뿐 아니라 강도도 충분하여 가장 많이 사용됨 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -1 임플란트 제조 Mechanical Behavior of Materials 주 재료 티타늄 [Titanium] 특성 원자 번호 22 가볍고 단단하고 내부 식성이 있음 은백색 , 광택 있음 순수한 티타늄은 낮은 물성치로 인해 대부분 합금으로 많이 쓰임 Ti-6Al-4V 이 주로 사용 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -2 임플란트 파괴 Mechanical Behavior of Materials 파괴 원인 양극 : 음극 : 부식 (corrosion) 금속이 액체 용액에 의해 퇴보되는 현상 주로 전기화학적 , 화학적 반응에 의한 작용 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -2 임플란트 파괴 Mechanical Behav식의 도식적 모델 ] 부식 의 종류 균일 부식 (uniform corrosion) 갈바닉 부식 (galvanic corrosion) 틈 부식 ( cervice ) 입계 부식 ( intergranular corrosion) 선택 부식 (selective leaching) 침식 부식 (erosion) A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -2 임플란트 파괴 Mechanical Behavior of Materials 파괴 원인 피로파괴 (Fatigue fracture) 응력과 변형의 반복에 의해서 일어난 재료의 파괴 단조하중보다 훨씬 작은 응력에도 파괴가 발생 [ 피로파괴의 과정 ] - 반복응력 최대값 정적 파단응력 - 탄성한계 이하 에서도 파단 가능 - 피로한도 가 있음 크랙의 생성 → 전파 → 최종 파괴 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -2 임플란트 파괴 Mechanical Behavior of Materials 파괴 원인 임플란트 의 파손원인 분석 - 주로 지대주나사의 파괴가 선행하여 파괴되면 뒤 이어 고정체도 찢겨나감 지대주나사가 헐거워지면 수직하중을 받는 각도가 커져 나사가 받는 굽힘 응력이 커지게 되어 파괴 - 예상외의 하중에 의한 파손 ( 일반적으로 저작력은 250N 정도 ) 현재 실태 ☞ 시술 역사가 짧아 파손 사례 적음 ☞ 건전환경 하에서 기준 피로수명 (500 만 cycle 이상 ) 을 만족 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -3 임플란트 실험 Mechanical Behavior of Materials 수행 실험 풀림토크 실험 - Digital torque gauge 를 이용 일정한 토크로 체결된 screw 의 풀림의 정도 측정 회전전단강도 실험 - 제품이 수용할 수 있는 최대토크를 측정 - Implant Fixture 와 Abutment 를 Screw 로 고정한 후 , Screw 가 파단 될 때 1.2) 피로 실험 - 저작력은 압축력과 전단력 등이 동시에 가해지므로 이에 상응하는 조건을 설정하여 실험 [ 피로실험 ] A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -3 임플란트 실험 Mechanical Behavior of Materials 수행 실험 굽힘 강도 실험 - 구부릴 때의 파절에 대한 저항성을 조사 - Intermezzo fixture( 시료 ) 을 A'-A“ 축을 15° 굽힘 - 초기 위치 (0°) 로 반복적인 굽힘 토크를 부하 - 시료가 끊어질 때까지 동일한 과정으로 반복 [ 굽힘 강도 실험 ] A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -4 임플란트 연구 Mechanical Behavior of Materials 연구 사례 부동태 피막 의 파괴에 따른 응력 변화 - 부식에 의한 부동태 피막의 파괴 - 부식이 있을 경우와 없을 경우 비교 - 피로 수명 예측 정구현 , 「치과용 임플란트에 대한 해석」 , 한국 교육 학술 정보원 , 2010 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -4 임플란트 연구 Mechanical Behavior of Materials 연구 사례 A Study on Fracture Behavior of dental implant2 -4 임플란트 연구 Mechanical Behavior of Materials 연구 사례 A Study on Fracture Behavior of dental implant [ 파단면 분석을 통한 원인 해석 ]2 -5 임플란트 결과 Mechanical Behavior of Materials A Study on Fracture Behavior of dental implant 연구 결과 부식피트 및 지대주 나사표면 이 미치는 영향 임플란트 고정체에 부식피트 ( 직경 0.1mm) 가 발생하게 되면 , 이에 따른 응력집중이 약 8% 상승 피로수명 47% 단축 텅스텐 카바이드간의 탄성계수 차에 의한 응력집중으로 경계면에 약 3 배의 응력이 증가 피로수명에 영향 기존의 반영구적 수명의 연구결과 는 재검토 되어져야함Mechanical Behavior of Materials 생체환경 및 이종재질의 코팅 의 영향 생체유사환경에서 피로한도가 건전환경에서 보다 약 19 % 감소 코팅재와 모재간 ( 이종재질 ) 의 탄성 상호작용에 의해 경계면에 수배의 응력의 집중현상 균열발생 , 피로한도저하 연구 결과 2 -5 임플란트 결과 A Study on Fracture Behavior of dental implant 생체환경 특성 을 고려하여 설계해야 할 것 이종재질 의 관한 연구의 재검토Mechanical Behavior of Materials 결 론 3 -1 개선 방향 3 -2 결 론Mechanical Behavior of Materials A Study on Fracture Behavior of dental implant 3 -1 개선 방향 발전 및 개선 방향 피로 및 균열 의 해결책 지대주 나사 의 개선방안 코팅재 와 모재간 ( 이종재질 ) 에 대한 개선방안 대부분 파괴가 지대주 나사의 피로균열로 인해 발생되므로 지대주 나사의 주기적 교체가 필요 근본적인 문제 해결을 위해서는 피로균열발생에 높은 저항성을 갖는 표면처리기술을 요함 . 질소 확산층을 이용 - 높은 경도와 높은 피로균열 저항성Mechanical Behavior of Materials A Study on Fracture Behavior of dental implant 3 -2 결 론 결 론 생체 시스템에 대한 공학의 접목 이 현재도 발달 중에 있지만 , 앞으로도 다양한 학문적인 공유와 결합이 예상됨 임플란트와 같이 의학으로만 여겨지던 분야가 공학적인 측면으로의 해석이 가능해짐으로써 학문의 분야가 넓어질 것 이다 . 이에 따라 , 시대에 맞춰 두루 다양한 지식과 기술을 가진 엔지니어로서의 자질 을 갖춰나가야 할 것이다 .Mechanical Behavior of Materials 감 사 ow}

공학/기술| 2014.10.28| 25페이지| 1,500원| 조회(146)

개선방안, 임플란트, 파괴거동, 피로 내구성, 피로 수명, 임플란트 파괴, 임플란트..

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냉수코일의 코일 열수 구하기, 복합재료 벽체의 열관류율 구하기

문 제 풀 이 - 냉수코일의 코일 열수 구하기 - 복합재료 벽체의 열관류율 구하기 Ⅰ. 문제 이해 1 번 코일 열수 N 전면 면적 A f (m 2 ) 냉수량 L (ℓ/s) 코일 내 수속 V w (m/s) 대수 평균 온도차 , MTD (℃) HVAC – 1) 냉수코일의 코일 열수 구하기 Ⅱ. 관련 이론 [ 공기 조화기 선정 순서 ] HVAC – 1) 냉수코일의 코일 열수 구하기 Ⅱ. 관련 이론 냉각 코일 중에서 냉수를 사용하는 것 , 핀 코일에 의해 전열면적을 증가시키는 경우나 공기저항을 줄여 응축수의 배제효과를 높일 때는 플레이트 핀을 사용한다 . ⅰ. 냉수 코일 HVAC – 1) 냉수코일의 코일 열수 구하기 Ⅱ. 관련 이론 [ 전형적인 열분배장치 개략도 ] HVAC – 1) 냉수코일의 코일 열수 구하기 Ⅲ. 문제풀이 ⅰ. 전면면적 A f A f =

공학/기술| 2014.10.28| 15페이지| 1,500원| 조회(1,317)

복합재료, 열관류율, 열유체 실험, 냉수코일, 코일 열수, 코일열수 구하기, 열관류..

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