Heat Transfer Analysis and Design of Shoes Using Finite Element Method

유한요소법을 이용한 신발의 열전달 해석 및 설계

  • Kim, B.S. (School of Mechanical and Automotive Engineering, Inje University) ;
  • Moon, B.Y. (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University)
  • 김병수 (인제대학교 기계자동차공학부) ;
  • 문병영 (부산대학교 항공우주공학과)
  • Published : 2003.09.30

Abstract

This paper presents an analytic method and a design technique for golf shoes with coolant in the insole. The golf shoes are modeled using the finite element method for precision by considering the configuration by the insole, the midsole and the outsole, which compose the golf shoes. The values of standard human foot temperature for heat transfer boundary conditions are adopted for the FEA(Finite Element Analysis). By the commercial FEM software for heat transfer analysis, MARC V7.3, the temperature and the amounts of heat flux change for the insole are obtained, respectively. It can be concluded that results obtained by FEM in the insole are different depending on the characteristic of heat transfer. The results reported herein provide better understanding of analyzing the golf shoes. Moreover, it is believed that those properties of the results can be utilized in the shoes industry to develop the effective design method.

본 논문에서는 인솔에 coolant가 있는 골프화에 대해서 이론적인 해석방법과 설계기술을 연구하였다. 골프화를 구성하고 있는 인솔의 형상과 미드솔, 아웃솔을 고려하여 유한요소법으로 모델링하였다. 열전달을 위한 유한요소의 경계조건으로는 인간발의 표준적인 온도가 사용되었다. 열전달해석을 위해 상용프로그램으로는 MARC V7.3를 사용하였고 온도 및 인솔의 열전도량을 구했다. 본 연구에서 열전달의 특성에 따라서 유한요소법의 결과가 다르게 나온다는 결론을 얻었다. 본 연구 결과는 골프화 해석에 보다 나은 이해를 제공해준다. 더욱이, 본 연구결과는 골프화 관련 업체에서 활용할 경우 보다 효과적으로 설계하도록 도울 것이라고 믿는다.

Keywords

References

  1. D. Lemmon, T.Y. Shiang, A. Hashmi, J. S. Ulbrccht, and P.R. Cavanah, The Effect of Insoles In Thera-peutic Footwear-A Finite Element Approach', Journal of Biomechanics, 30(6), 615 (1997)
  2. MARC Vol. A User Information, MARC Analysis Research Corporation (1994)
  3. J. P. Holman, 'Heat Transfer', McGraw-Hill Korea, 8th Edition. 115 (2000)
  4. K. Ranznjevic, 'Handbook of Thermodynamic Tables and Charts', Hemisphere Publishing Corporation. 3 (1976)