• 제목/요약/키워드: 압입해석

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마이크로 압입시험기법의 응용을 통한 탄성체 고분자 소재의 역학적 특성화 및 계면 접합에너지 평가기법 연구 (Characterization of Elastic Modulus and Work of Adhesion in Elastomeric Polymer through Micro Instrumented Indentation Technique)

  • 이규제;강승균;강인근;권동일
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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    • pp.1744-1748
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    • 2007
  • In this study, the Johnson-Kendall-Roberts (JKR) theory was combined with the instrumented indentation technique (IIT) to evaluate work of adhesion and modulus of elastomeric polymer. Indentation test was used to obtain the load-displacement data for contacts between Tungsten Carbide indenter and elastomeric polymer. And the JKR contact model, contrived to take viscoelastic effects of polymer into account, was applied to compensate the contact area and the elastic modulus which Hertzian contact model would underestimate and overestimate, respectively. Besides, we could obtain the thermodynamic work of adhesion by considering the surface energy in this contact model. In order to define the relation between JKR contact area and applied load without optical measuring of contact area, we used the relation between applied load and contact stiffness by examining the correlation between JKR contact area and stiffness through dimensional analysis with 14 kinds of elastomeric polymer. From this work, it could be demonstrated that the interfacial work of adhesion and elastic modulus of compliant polymer can be obtained from a simple instrumented indentation testing without area measurement, and provided as the main algorithm of compliant polymer characterization.

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마이크로 압입시험기법의 응용을 통한 탄성체 고분자 소재의 역학적 특성화 및 계면 접합에너지 평가기법 연구 (Mechanical Characterization of Elastomeric Polymer Through Micro Instrumented Indentation Technique)

  • 이규제;강승균;강인근;권동일
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권9호
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    • pp.951-959
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    • 2007
  • In this study, the Johnson-Kendall-Roberts(JKR) theory was combined with the instrumented indentation technique (IIT) to evaluate work of adhesion and modulus of elastomeric polymer. Indentation test was used to obtain the load-displacement data for contacts between Tungsten Carbide indenter and elastomeric polymer. And the JKR contact model, contrived to take viscoelastic effects of polymer into account, was applied to compensate the contact area and the elastic modulus which Hertzian contact model would underestimate and overestimate, respectively. Besides, we could obtain the thermodynamic work of adhesion by considering the surface energy in this contact model. In order to define the relation between JKR contact area and applied load without optical measuring of contact area, we used the relation between applied load and contact stiffness by examining the correlation between JKR contact area and stiffness through dimensional analysis with 14 kinds of elastomeric polymer. From this work, it could be demonstrated that the interfacial work of adhesion and elastic modulus of compliant polymer can be obtained from a simple instrumented indentation testing without area measurement, and provided as the main algorithm of compliant polymer characterization.

압입접촉깊이 분석을 통한 가공경화지수의 유도 (Derivation of work-hardening exponent through indentation contact detph analysis)

  • 전은채;안정훈;최열;권동일
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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    • pp.523-528
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    • 2001
  • In this study we tried to determine the work-hardening exponent using continuous indentation test. Work-hardening exponent, which was determined by Hollomon equation, in tensile test, is an important parameter to determine plastic deformation and brittle/ductile property of materials. For using Hollomon equation, true stress and true strain were defined by indentation depth and indentation load. Using them the new equation, which is constituted by indentation depth, indentation load and work-hardening exponent, was induced. Indentation depth was calibrated because of elastic deflection and pile-up/sink-in phenomena. Work-hardening exponents of various steels derived by it showed good agreement to the results of tensile tests. In addition to experiments, FEM simulation was accomplished to investigate changes of real contact depth with materials properties changes. Through this simulation it is concluded that the real contact depth is changed by Y/E value which affect the early stage of indentation, and work-hardening exponent which the latter stage.

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압입축의 파손 저감을 위한 설계 방법에 대한 연구 (Design Method to Reduce the Press-Fitted Assembly Dama)

  • 변성광;최하영;이동형
    • 한국기계가공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.128-134
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    • 2021
  • A press-fitted shaft is an essential part used in industrial machines, and it is generally used to transmit large quantities of power. Very high contact pressure occurs at the end parts of the contact between the shaft and boss, which are press-fitted shaft components. Such contact pressure not only damages the contact surface of a press-fitted shaft but also reduces its fatigue strength. To improve a press-fitted shaft's fatigue strength, the contact pressure on the contact surface, which directly affects the fatigue strength, should be minimized. Thus, in this study, the design configuration optimization of the end part of the boss was based on the approximate optimization method and was aimed at minimizing the contact pressure at the end of a press-fitted shaft. Comparison of the contact pressure and the contact stress of a conventional press-fitted shaft with those of the optimized press-fitted shaft showed that the boss design of the optimized press-fitted shaft effectively improved the fatigue life.

고차 전단 변형 이론에 의한 적층 복합판의 충격 해석 (Impact Analysis of Laminated Composite Plate Using Higher-Order Shear Deformation Theory)

  • 김문생;김남식;이현철
    • 대한기계학회논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.735-750
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    • 1991
  • 본 연구에서는 적층 복합판의 충격 해석을 위하여 Reddy의 고차 전단 변형 이 론에 기초를 두고, 정적 압입 실험에 의한 접촉 법칙을 고려한 동적 유한 요소 해석 (dynamic finite element analysis)을 행하여 충격 실험에 의한 결과와 1차 전단변형 이론에 의한 해와 비교 검토하므로서, 그 유용성과 우수성을 입증하고, 적층 복합재의 충격 응력 및 응력파 전파 특성에 대하여 연구하고자 한다.

베르코비치 나노인덴테이션에 대한 3차원 유한요소해석과 탄소성 변형에 관한 연구 (A Study on Elastic-Plastic Deformation and 3-D FEA for the Berkovich Nano-Indentation)

  • 양현윤;김지수;윤존도;조상봉
    • 한국정밀공학회지
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    • 제22권10호
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    • pp.167-173
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    • 2005
  • The Berkovich nano-indentation is an indentation test method analyzing mechanical properties of materials such as hardness and elastic modulus. The length scale of the penetration is measured in nanometers. Therefore, this method becomes widely useful for analyzing the mechanical property of thin film which can not be measured before. In this paper, comparing two results of the load-displacement curve obtained by the Berkovich nano-indentation and the 3-D finite element analysis, it was confirmed that the 3-D finite element analysis is useful. The phenomenon of pile-up and sink-in due to material properties was discussed by the finite element analysis.

암반강도 및 압입깊이에 따른 디스크커터의 최적간격 산정을 위한 개별요소법 기반 수치해석 연구 (A numerical study on the optimum spacing of disc cutters considering rock strength and penetration depth using discrete element method)

  • 이상연;송기일;정주환
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.383-399
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    • 2020
  • 디스크커터의 간격을 최적화하는 것은 TBM 커터헤드의 설계의 핵심요소로, TBM의 굴진성능을 좌우한다. 실대형 선형절삭시험은 디스크커터의 간격 산정을 위해 가장 신뢰성 및 정확도가 높은 시험으로 알려져 있으나 실대형 실험을 위해 경제적 및 시간적 비용이 소요되는 단점이 있다. 본 연구에서는 개별요소법 기반의 수치해석 연구를 통해 암반의 일축압축강도 및 압입깊이에 따른 비에너지-S/P비 간의 경향성을 분석하였고, 17인치 디스크커터의 최적 간격을 도출하였다. 수치해석모델의 적정성을 검토하기 위하여 디스크커터에 작용되는 회전력을 CSM 모델과 비교·검토하였다. 선형절삭시험에 대한 수치해석 결과, 디스크커터에 작용되는 회전력은 CSM 모델의 이론식으로부터 도출한 회전력과 유사한 것으로 분석되었다. 5가지(50 MPa, 70 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa)의 일축압축강도에 대한 수치해석 결과, 암반강도가 증가할수록 디스크커터의 최적간격의 범위는 감소하는 경향을 보였으며 80~100 mm범위에서 최소 비에너지를 보이는 것으로 확인되었다. 이는, 기존에 보고된 디스크커터의 최적 간격과 일치되는 경향으로써, 본 연구를 통해 산정된 디스크커터 간격을 밑받침한다.

디스크 브레이크 허브 볼트의 억지 끼워 맞춤에서 발생하는 소성변형의 해석 (An analysis of plastic deformation occurring by interference fit of disk brake hub bolt)

  • 이요셉;곽시영;강신일
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.238-241
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    • 2008
  • A brake system in automobile is one of the important parts that directly affect the safety of passengers. Particularly, disk brake module is applied to almost all kinds of automobile brake system due to its remarkable braking power and braking distance. In the disk brake module of an automobile, the bolt for tire wheel is assembled to the disk brake hub by interference fit (bolt pressing process). The process induces small deformation whose range is within tens of ${\mu}m$ and this deformation may cause the runout badness of the whole disk brake module, and even braking problems such as judder or squeal phenomena which makes the loss of braking efficiency. In this study, bolt pressing fit into hub was simulated by $ANSYS^{TM}$, a commercial structure analysis program. Also, the aspect and the cause of hub displacement were analyzed and the solution for decreasing runout of hub was proposed.

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자동차용 휠 베어링 외륜의 변형 해석 (Distortion Analysis for Outer Ring of Automotive Wheel Bearing)

  • 이승표;김봉철;이인하;조영걸;김용찬
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권12호
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    • pp.1613-1618
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    • 2012
  • 자동차용 휠 베어링은 동력을 전달하고 차량의 무게를 지지해주는 중요한 부품으로써 너클에 체결된다. 이때 체결 토크에 의하여 시일 압입부와 궤도부를 포함하는 휠 베어링 외륜의 변형이 발생한다. 본 연구에서는 휠 베어링 외륜의 변형을 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 상용 소프트웨어 MSC.MARC 를 이용하였고, 외륜, 볼트, 너클의 체결거동을 보다 정확하게 예측하기 위하여 탄소성 해석과 접촉 해석을 수행하였다. 외륜 플랜지는 가공에 따라서 다소 오목하게 형성될 수 있으며, 이는 너클과의 체결 시 틈새 발생을 유발하여 변형에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 외륜의 오목한 정도를 변화시키면서 변형 해석을 수행하였다. 해석 결과를 검증 하기 위하여 시험을 수행하였고, 해석과 시험 결과를 비교한 결과 비교적 유사함을 알 수 있었다.

소형 공정열교환기 시제품 고온구조해석 - 용접부 물성치를 고려한 해석 - (High-Temperature Structural Analysis of a Small-Scale PHE Prototype - Analysis Considering Material Properties in Weld Zone -)

  • 송기남;홍성덕;박홍윤
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권10호
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    • pp.1289-1295
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    • 2012
  • 수소를 대량으로 생산하기 위한 원자력수소생산시스템에서 공정열교환기는 초고온가스로로부터 생성된 초고온 열을 화학반응공정으로 전달하는 핵심기기이다. 한국원자력연구원에 구축되어 있는 소형가스루프에서 Hastelloy-X 로 제작된 소형 공정열교환기(PHE) 시제품에 대한 성능시험이 수행되고 있다. 그동안 소형 PHE 시제품에 대한 고온구조해석은 용접부의 기계적 물성변화를 고려하지 않은 해석이 주로 수행되었다. 본 연구에서는 계장화 압입시험으로부터 얻은 용접부 기계적 물성치를 이용하여 고온구조해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다.