소방 가스안전용 헬멧
의 최적설계에 관한 연구
1조 – Optimus One
발표자 : 장예준
사장 : 양창우
부장 : 김승준
대리 : 권기현, 장예준
경리 : 박의현
ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPoint
목차
1
논문 소개
2
문제 정식화
3
실험방법
4
실험 결과
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1
논문 소개
ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPoint
1
논문소개
ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPoint
1
논문선정동기
이미지 출처 : https://www.joongang.co.kr/article/22749812#hom
e
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e
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2
문제 정식화
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2
소방용헬멧이란?
이미지 출처 : http://nofire.co.kr/shop/shopdetail.html?branduid=153176&xcode=029&mcode=002&s
code=&type=X&search=&sort=manual
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2
최적화의동기
헬멧 기술의
느린 선진화
최적의
강도안정성과
경량화 확보
강도와무게의
상관관계
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2
문제정식화
1.문제정의
“강도안정성과 경량화를 고려한 헬멧 설계”
2.주어진정보
소재별 물성치
3.설계인자
4.최적화기준
5.구속조건
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2
문제정식화
1.문제정의
2.주어진정보
2, 내용을입력하세요
3.설계인자
4.최적화기준
M = 소재 (물성치 표)
5.구속조건
T2 = 보강뼈대 두께 (mm)
T1 = 모체 두께 (mm)
N = 보강뼈대 개수 (EA)
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2
문제정식화
1.문제정의
2.주어진정보
2, 내용을입력하세요
M = 소재
T1 = 모체 두께 (mm)
T2 = 보강뼈대 두께 (mm)
N = 보강뼈대 개수 (EA)
3.설계인자
4.최적화기준
5.구속조건
응력 = f1(M, T1, T2, N)
변형률 = f2(M, T1, T2, N)
변위량 = f3(M, T1, T2, N)
무게 = f4(M, T1, T2, N)
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2
문제정식화
M = 소재
1.문제정의
T1 = 모체 두께 (mm)
T2 = 보강뼈대 두께 (mm)
2.주어진정보
N = 보강뼈대 개수 (EA)
2, 내용을입력하세요
3.설계인자
4.최적화기준
5.구속조건
2 ≤ T1 ≤ 4
1 ≤ T2 ≤ 3
1≤N≤3
M = PC +ABS, Nylon66, Nylon66 +GF
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3
실험 방법
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3
다구찌(Taguchi)설계기법
다구찌 기법이란?
응력
특성치의 가장 적은 산포를 선정하는 최적 설계
변위량
SN비
무게
변형률
=
Signal(제어인자)이 결과에 전달된 정도
Noise(비제어인자)가 결과에 전달된 정도
𝝁𝟐
= 𝟏𝟎𝐥𝐨𝐠( 𝟐 )
𝝈
“SN비가 크다 = Noise의 영향이 적다 = 산포가 적다 = 우수한 설계”
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3
다구찌(Taguchi)설계기법
M (소재)
= PC +ABS, Nylon66, Nylon66 +GF
T1 (모체 두께) = 2, 3, 4
T2 (보강뼈대 두께) = 1, 2, 3
N (보강뼈대 개수) = 1, 2, 3
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3
유한요소해석(FEA)
1.모델링/전처리
2.해석/솔빙
3.시각화/후처리
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3
유한요소해석(FEA)
1.모델링/전처리
2.해석/솔빙
3.시각화/후처리
Meshing : 모체 두께 << 외부 직경
 Shell 요소 선택
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3
유한요소해석(FEA)
1.모델링/전처리
2.해석/솔빙
3.시각화/후처리
3.58 kg의 철제 추, 1.5 m의 위치에서 낙하 시
최고 충격력 ≤ 4,540 N
총 무게 ≤ 1.3
kg
(2001년 행정자치부 제정 소방용 헬멧 규격서, 미국의 NFPA 1971 기준)
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3
유한요소해석(FEA)
1.모델링/전처리
2.해석/솔빙
3.시각화/후처리
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4
실험 결과
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4
실험결과–응력분포도
Case 1 최대 응력 = 83MPa
Case 3 최대 응력 = 16MPa
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4
실험결과–응력분포
Case 2 ~ 9 : 준수한 강도안정성
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4
실험결과–변형률분포도
Case 1 변형률 = 0.023
Case 9 변형률 = 0.0021
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4
실험결과-변형률
Case 3, 7 ~ 9 : 안정
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4
실험결과–변위량분포도
Case 1 변위량 = 22 mm
Case 9 변위량 = 1.5 mm
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4
실험결과-변위량
Case 3, 6 ~ 9 : 안정
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4
실험결과-무게
Case 2, 4, 5, 7, 8 : 안정
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4
실험결과
각 특성치별 안정 Case
응력 : Case 2 ~ 9
변형률 : Case 3, 7 ~ 9
변위량 : Case 3, 6 ~ 9
무게 : Case 2, 4, 5, 7, 8
Case 7
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Q&A
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3
다구찌(Taguchi)설계기법
M (소재)
= PC +ABS, Nylon66, Nylon66 +GF
T1 (모체 두께) = 2, 3, 4
T2 (보강뼈대 두께) = 1, 2, 3
N (보강뼈대 개수) = 1, 2, 3
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감사합니다
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