• 대한기계학회논문집
• /
• 제11권5호
• /
• pp.772-780
• /
• 1987

본 연구에서는 면직 및 고무 평벨트에 대하여 베트와 풀리간의 수직 및 접선 마찰력 분포를 측정하고 이들의 마찰특성을 비교하고자 하였다. 마찰접촉면적을 직 접 측정하는 대신, 표면모델에 의한 이론식을 제시하고 이론식과 실험에 의한 수직 및 접선력을 비교하여 마찰면의 표면모델과 마찰계수를 연구하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제23권3호
• /
• pp.219-227
• /
• 2013

Mohr-Coulomb 파괴조건식은 암반구조물의 설계에 활발히 이용되고 있지만 암석의 비선형 강도특성과 중간주응력이 강도에 미치는 영향을 고려할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 Hoek-Brown 파괴조건식이 제안되었으며 최근 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 여러 3-D 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 아직까지도 많은 암반공학적 설계과정에서 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 이용하여 암반의 파괴 가능성이 평가되고 있고 대부분의 현장 기술자들도 내부마찰각과 점착력으로 암반의 강도특성을 이해하는데 익숙하다. 그러므로 Mohr-Coulomb 파괴조건식에 비해 개선된 비선형 혹은 3-D 파괴조건식의 접선마찰각 및 접선점착력이 구해지면 기존의 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 활용하는 틀 안에서 개선된 파괴조건식들의 장점을 이용하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 접선마찰각과 접선점착력을 응력불변량으로 표시하는 방법을 제시하고 이를 일반화된 Hoek-Brown 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 3-D로 확장시킨 HB-WW 파괴조건식에 적용하였다. 또한 파괴조건식의 중간주응력 의존성을 3차원 주응력 공간에서 기하학적으로 해석하는 새로운 접근법을 제안하였다. 제안된 방법의 실행 사례를 통해 HB-WW 파괴함수의 접선마찰각과 접선점착력은 2-D 파괴함수의 경우와 달리 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받음을 보였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제24권5호
• /
• pp.366-372
• /
• 2014

일반화된 Hoek-Brown (H-B) 식은 절리성 현장암반에 적용되는 암반공학 고유의 파괴조건식이다. 이 파괴조건식에서는 현장암반의 GSI 값을 이용하여 무결암의 강도정수를 현장암반의 값으로 변환시킨다. 현장암반의 특성을 체계적으로 고려한 거의 유일한 암반파괴조건식이라는 측면에서 일반화된 H-B 파괴조건식은 적용범위를 넓혀가고 있지만 비선형 함수라는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 일반화된 H-B 식을 선형 Mohr-Coulomb (M-C) 파괴조건식의 틀로 이해하려는 연구들이 시도되고 있다. 이 연구에서는 일반화된 H-B 식에 응력무차원화 변환을 적용하여 접선점착력을 접선마찰각의 함수로 표현하는 명시적 관계식을 유도하였다. 유도된 관계식을 이용하여 암반 질의 변화에 따른 일반화된 H-B 식에 내포된 접선마찰각 - 접선점착력 변화 특성을 고찰하였다. GSI 값의 변화만을 고려한 경우 GSI 값의 증가에 따라 접선마찰각은 감소하고 접선점착력은 증가하는 경향을 보였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권6호
• /
• pp.462-470
• /
• 2012

일반화된 Hoek-Brown 암반파괴조건식을 Mohr-Coulomb 파괴조건에 기초한 암반구조물 해석법에 적용시키기 위해서는 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하는 과정이 필요하다. Balmer(1952)이론에 기초한 기존의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산식은 최소주응력 ${\sigma}_3$의 함수로 표시되므로 등가 강도정수의 정수압 의존성 및 응력경로 의존성을 이해하는 데 적합지 않다. 이 연구에서는 응력불변량을 이용하여 일반화된 Hoek-Brown식의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산하는 방법을 제시하여 기존의 방법이 갖는 단점을 극복하였다. 제시된 방법을 이용한 예제 해석을 통해 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 의존특성 및 파괴곡면의 팔면체 단면에서 Lode각의 의존성을 고찰하였다. 접선 순간마찰각은 삼축신장 응력조건에서 가장 크며, 접선 순간점착력은 삼축압축 응력조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 및 Lode각 의존성은 GSI 값이 큰 양호한 암반에서 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
• /
• 제28권5호
• /
• pp.426-441
• /
• 2018

일반화된 Hoek-Brown (GHB) 파괴조건식은 최근 각종 암반공학적 계산에 활발히 이용되고 있지만 Mohr 파괴포락선이 해석적 수식으로 표시되지 않아 적용범위를 넓히는데 어려움이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이 연구에서는 GHB 파괴함수에 내포된 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 다항식으로 최적 근사시켜 접선마찰각을 수직응력의 명시적 근사함수로 표시하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 직선 또는 2차 다항식으로 최적 근사시킬 경우 접선마찰각에 대한 해석적 해가 존재한다. 이 해를 전단응력 - 접선마찰각 관계식에 대입하면 GHB 파괴함수의 근사적 Mohr 파괴 포락선을 유도하는 것이 가능하다. 유도한 근사 Mohr 파괴포락선은 GSI 값 전체 범위에서 정해와 매우 근사함이 입증되었다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.311-316
• /
• 2008

일정한 크기의 응력이 반복적으로 작용할 때 매 사이클마다 변형이 증가하는 현상을 라체팅이라고 한다. 라체팅은 레일이나 차륜의 균열발생 기구의 하나이지만 실험적, 이론적 측면에서 아직 많은 연구를 필요로 하는 분야이다. 레일의 경우 접선력 방향으로 소성변형이 축적되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 차륜-레일의 구름 접촉에서 발생하는 응력의 이론해에 대해 살펴보고, 라체팅을 모델링 할 수 있는 비선형 이동 경화법칙을 사용하는 탄소성 구성방정식을 적용하여 라체팅 현상을 모델링 하였다. 일정 크기의 접촉력이 반복적으로 작용할 때 매 사이클마다 일정 크기의 소성변형이 발생하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.195-202
• /
• 2012

기하학적 비선형성을 고려한 두 개의 비선형 프레임요소의 co-rotational 정식화 과정을 제시한다. 운동학적으로 엄밀한 첫 번째 프레임요소는 변형된 상태의 총 변형성분으로부터 부재력을 산정하며, 정확한 접선강성행렬을 적용한다. 아울러 total Lagrangian 및 updated Lagrangian 정식화에 따른 첫 번째 요소의 엄밀한 접선강성행렬이 동일하다는 것을 보인다. 이에 반하여 두 번째 프레임요소는 절점과 절점사이의 변형을 무시하고 직선으로 가정하여 근사적인 접선강성행렬을 산정하고, 반복계산 시 증분변위로 부터 증분부재력을 구하여 총부재력을 산정한다. 두 개의 수치예제를 통해 첫 번째 프레임 요소가 기하비선형 거동을 추적하는데 있어서 더 정확하고 성능이 우수하다는 것을 입증한다. 특히 케이블부재의 비선형해석 예제를 통하여 첫 번째 프레임 요소가 휨강성을 고려한 케이블요소로 사용할 수 있음을 보인다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제17권11호
• /
• pp.1127-1132
• /
• 2007

Golf ball spin rate after impact with club is created by the contact force, which is greatly influenced by ball and club mass, material, impact speed, and club loft angle. Previous studies showed that the contact force is determined as the resultant force of the reaction forces normal and tangential to the club face at the contact point. The normal force causes the compression and restitution of the ball, and the tangential force creates the spin. Especially, the tangential force takes either positive or negative values as the ball rolls and slides along the club face during impact. Although the positive and negative tangential forces are known to create and reduce the back spin rate, respectively, the mechanism of ball spin creation has not yet been discussed in detail. It is shown in this work that the linear impulse of the tangential force is directly related to generation of back spin rate of golf ball. The linear impulse can be calculated from the tangential force, which depends upon many factors such as ball and club mass, material, impact speed, and club loft angle. In this research, the influence of the contact force between golf club and ball is investigated to analyze the mechanism of impact. For this purpose, the contact force and the contact time at impact between golf club head and ball are computed using FEM.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제21권2호
• /
• pp.245-251
• /
• 1997

The dynamic behavior of elastic columns under the action of the subtangential force is studied in this paper. The subtangential force is the combination of the tip mass dead load and pure follower thrust. In this study, the tip mass is assumed to be a rigid body rather than a point mass. The equations of motion are derived based on the extended Hamilton's principle and the finite element method. Then the equations of motion are trasformed into a dimensionless form, and several parameters are identified. It is found that the critical subtangential force can be changed subtangentially by considering the parameters related to tip mass. It is also shown that the nonconservativeness of the applied force has a significant effect on the type of instability. The influence of the self-weight of the column on the variation of the critical force is also investigated.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제15권10호
• /
• pp.140-147
• /
• 1998

The dynamic behavior of elastically restrained beams under the action of distributed tangential forces is investigated in this paper. The beam, which is fixed at one end, is assumed to rest on an intermediate spring support. The governing equations of motion are derived from the energy expressions, and the finite element formulation is employed to calculate the critical distributed tangential force. Jump phenomena for the critical distributed tangential force and instability types are presented for various spring stiffnesses and support positions. Stability maps are generated by performing parametric studies to show how the distributed tangential forces affect the frequencies and the stability of the system considered. Through the numerical simulations, the following conclusioils are obtained: (i) Only flutter type instability exists for the dimensionless spring stiffness K $\leq$ 97, regardless of the position of the spring support. (ii) For the dimensionless spring stiffness K $\leq$ 98, the transition from flutter to divergence occurs at a certain position of the spring support, and the transition position moves from the free end to the free end of the beam as the spring stiffness increases. (iii) For K $\leq$ 10$^{6}$ the support condition can be regarded as a rigid support condition.