Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

자전거의 안장 지주에 영구자석의 척력을 이용하여 완충장치를 설치하고자 자기 해석용 상용프로그램을 이용하였다. 유한요소법으로 구한 해석치를 실험치와 비교하여 유한요소 해석치의 신뢰성을 확보하였다. 그 후에 3 자유도계의 자전거 동역학 모델을 완성하고 자석의 크기에 상응하는 등가 스프링 강성값을 모델에 이식하였다. 자전거의 동역학 모델에서 전륜과 후륜은 주행면의 비평탄도에 의한 입력을 부담하도록 하였다. 전륜과 후륜이 독립적으로, 또는 동시에 반삼각 범프(half- triangular bump)와 정현파 굴곡로(sinusoidal road)를 통과할 때의 동적 거동을 살펴보았다. 운전자와 프레임의 수직거동, 주행방향의 피칭 거동을 관찰하였으며 자전거의 완충 시스템을 보다 구체화할 수 있는 기반을 마련하였다.

One commercial package for magnetic analysis was used to apply repulsive forces of permanent magnetics to bicycle cushion system. Reliabilities of finite element analysis were acquired by comparing with those of experimental measurements. Equivalent spring stiffnesses corresponding to various sizes of magnetics were implemented into the bicycle dynamic model with three degree of freedom. Input force caused at front and rear wheels due to road unevenness was considered in the dynamic model. Dynamic behaviors were observed in terms of vertical displacements of the rider and the front reach as well as pitching displacement of the mass center when the bicycle ran over half-triangular bump. The methodology suggested in this paper by the finite element analysis and numerical model will be an useful tool for more accurate prediction of cushion design for any vehicle system if magnetic forces are utilized.