Development of a 3D meta-material for enhancing strain energy absorption under impact loading
- 주제어 (키워드) Meta-material , impact absorption , node connectivity , chiral structure , octet structure , 메타물질 , 충격 흡수 , 노드 연결성 , 카이랄 구조 , 옥텟 구조
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김동철
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076541
- UCI I804:11029-000000076541
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Research on improving the safety of transportation vehicles, such as automobiles, is actively being conducted. However, enhancing impact absorption remains a challenging task. In this paper, we propose a meta-material with improved impact absorption performance. We analyze existing impact-absorbing meta-materials through impact analysis and establish a design methodology for meta-materials with high impact absorption performance. Additionally, we develop a torsion-bending structure with reduced node connectivity using the octet structure, thereby creating an optimized structure with adjustable torsion inclination angles. When tested against the head injury criterion, the developed torsion-bending structure showed a 7% improvement compared to the octet structure. This meta-material is not only beneficial for vehicles but also helpful in various situations that require impact absorption.
more초록 (요약문)
현재 자동차 등 운송기구의 안전성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 충격 흡수를 개선하는 것은 어려운 일입니다. 본 논문에서는 충격 흡수 성능이 향상된 메타물질을 제안한다. 기존에 존재했던 충격 흡수 메타물질에 대해 충격 해석을 통해 분석하고 이를 통해 높은 충격흡수 성능을 갖는 메타물질의 설계방법을 구축한다. 또한, 옥텟 구조를 활용해 노드 연결을 감소시켜 개발된 비틀림-굽힘 구조는 비틀림 경사 각도를 조절하여 최적화된 각도의 구조를 개발한다. 이렇게 개발된 비틀림-굽힘 구조는 자동차 안전기준인 head injury criterion으로 실험했을 때, Octet 구조보다 7 % 향상되었다. 우리는 이 메타물질이 차량만이 아니라 충격 흡수가 필요한 다양한 상황에서도 유용하다고 믿는다.
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