This paper presents durability characteristics of electrorheological(ER) fluids which undergo a reversible phase change depending upon the imposition of electric fields. The field-dependent Bingham properties are subjected to be altered from long time use of the ER fluid. The level of the changed properties depends upon employed device and test conditions. A piston-rod system which has same mechanism as ER dampers is adopted in this study and tested by increasing operation cycle up to 1 million. Bingham properties of initial and us ER fluids are tested and compared. In addition, these ER fluids are applied to ER damper in order to evaluate damping force performance.
The concept of structural vibration control is to absorb vibration energy of the structure by introducing auxiliary devices. Various types of structural vibration control theories and devices have been recently developed and introduced into mechanical systems. One of such devices is damper employing controllable fluids such as ElectroRheological (ER) or MagnetoRheological (MR) fluids. MagnetoRheological (MR) materials are suspensions of fine magnetizable ferromagnetic particles in a non-magnetic medium exhibiting controllable rheological behaviour in the presence of an applied magnetic field. This paper presents the modelling of an MRfluid damper. The damper model is developed based on Newtonian shear flow and Bingham plastic shear flow models. The geometric parameters are varied to get the optimised damper characteristics. The numerical analysis is carried out to estimate the damping coefficient and damping force. The analytical results are compared with the experimental results. The results confirm that MR damper is one of the most promising new semi-active devices for structural vibration control.
전기장이 인가되고 있는 유로를 유동하는 전기유변유체의 기본성질을 파악하기 위 한 실험 및 해석적 연구를 수행하여 빙햄유체로서의 유효성에 대해 알아보고 전기장과 유로 면 형상 및 진동유동으로 인한 영향에 대해 조사함으로써 ER밸브 및 ER대퍼로의 응용과 관련한 감쇄력 제어에 대해 검토하였다. 첫 번째 실험은 ER밸브의 높이가 2mm인 적극면이 평탄한것과 요철로 된 것을 사용하여 압력손실을 압력변환기로 측정함으로써 전기장 및 유 로형상에 대한 영향을 알아보았다. 압력손실 및 전단응력이 전기자세기와 함수관계를 가짐 을 알수 있었고 전기장세기와 유속의 변화시 손실계수에 의한 ER효과의 상이함이 확인되었 으며 레이놀즈수가 커지면 항복전단응력의 영향은 나타나지 않았다. 두 번째 실험은 실린더 를 정현파로 진동시켜 ER밸브에서 감쇠력제어가 가능한가를 알아보고 빙햄유체모델로 설계 된 ER댐퍼의 모델과 비교하였다. ER배르와 ER댐퍼의 수학적 모델을 시뮬레이션한 결과는 약간 벗어남이 보이기는 하나 실험결과와 일치하요 있다. 이것은 ER유체를 단순히 빙행유 체로 취급할수없으나 거시적으로는 빙햄유체로 취급할수 있음을 시사한다.
The study reported in this paper deals with the development for parametric investigation of the influence of the rheological properties of the lubricant in the thermohydrodynamic (THD) film conditions which occur in slider and journal bearings. A parametric investigation based on a Bingham model with a shear yield stress which best fit the experimental pressure is performed for predicting the thickness of the shear Bone in lubricating films with fixed geometry between the stationary and moving surfaces. The results suggest that the shear yield stress for the lubricating film is proportional to the pressure developed in the film within the range of the investigated cases and the shear zone thickness which is of the same order of magnitude as that obtained by the empirical formula is significantly smaller than the fluid film thickness in the lubrication zone.
The electrorheological effect of the suspension composed of Bismark Brown chitosan succinate as the dispersed phase in silicone oil was investigated. Bismark Brown chitosan succinate suspension showed a typical ER response (Bingham flow behavior) upon application of an electric field. The shear stress for the suspension exhibited the dependence with a factor equals to 1.84 power on the electric field. The experimental results for the suspension correlated with the polarization model and Bismark Brown chitosan succinate suspension behaved as an anhydrous ER fluid. On the basis of the results, Bismark Brown chitosan succinate suspension showed the ER flow behavior upon application of the electric field due to the polarizability of the branched amide and amine polar groups of the Bismark brown chitosan succinate particles.
본 논문의 목적은 구조물의 지진응답제어를 위해 사용되는 MR 감쇠기의 성능을 선형화기법을 이용하여 등가의 선형 점성으로 표현하고, 이를 MR감쇠기가 설치된 축소건물에 대한 시스템식별 실험을 통해 얻은 결과와 비교하여, MR 감쇠기의 성능평가에 대한 선형화 기법의 타당성을 검증하는 것이다. 먼저, MR 감쇠기의 이력모델로 많이 사용되는 모델 중, 수학적 표현이 간단한 Bingham 모델에 등가선형화 기법을 적용하여 등가의 점성을 구하였다. 그리고, 진동대 가진실험을 통해 얻어진 MR감쇠기가 설치된 3층 소형구조물의 전달함수로부터 모드정보를 추출하고 이를 사용하여 구조물의 점성행렬을 구하였다. 선형화기법을 통해 Bingham 모델을 사용하여 예측된 점성과 실험을 통해 얻어진 MR감쇠기에 의해 증가된 점성은 5% 오차범위 이내로 일치된 결과를 보여준다.
터널과 같은 지하 공간을 활용하는 경우, 암반 그라우팅 공법을 통하여 암반의 차수 및 강도특성을 향상시켜 지하공간을 안전하게 활용하는 것이 중요하다. 암반 절리 내 그라우팅을 위한 주입재는 주로 Bingham 유체에 해당하는 시멘트계열의 재료를 활용하는 것이 일반적이다. Bingham 유체 모델은 점성도와 항복강도의 특성으로 표현되며, 이러한 특성은 시간 경과에 따라 달라지게 된다. 만약 시멘트 주입재료의 시간 경과에 따른 특성을 고려하지 않고 그라우팅 주입설계를 실시하는 경우, 그라우팅 과정에서 주입재의 점성도 및 항복강도의 증가에 따라 주입성능이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 그라우팅 주입재료의 물-시멘트 배합비율, 시간 경과에 따른 점성특성(점성도, 항복강도) 측정 및 분석 실내실험을 실시하였다. 실내실험을 통하여 파악한 점성모델을 이용하여 그라우팅 주입재의 시간의존 특성에 따른 그라우팅 주입 시뮬레이션을 실시하였다. 해석결과, 시간의존 특성을 고려하는 경우 단일 점성특성을 적용한 해석에 비하여 그라우팅 주입거리 및 누적 주입량이 감소하여 주입성능이 큰 폭으로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구를 통하여 파악된 그라우팅 주입재의 시간 경과에 따른 점성모델 및 해석결과는 향후 그라우팅 주입 현장에서 의미있게 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구에서는 MR유체를 특징으로 하는 하지 재활운동 기구를 제안하고, 재활운동 기구에 적용하기 위한 소형 MR 유체 브레이크를 설계, 제작하여 성능을 평가하였다. MR유체 브레이크의 저항 특성은 MR유체에 부하되는 자기장의 변화에 의해 제어된다. 공간 제한을 고려하여 자기장 세기와 관련된 설계변수는 유한요소 프로그램인 ANSYS Workbench를 사용하여 최대 토오크가 발생할 수 있도록 결정하였다. 제안된 MR유체 브레이크를 제작하고, 자기장에 따른 토오크의 변화를 실험적으로 평가하였다. 전류를 공급하면, MR 유체 브레이크의 토오크는 증가하였으며, 그 반응은 매우 빠르게 나타났다. 공급하는 전류의 세기가 증가함에 따라 MR 유체 브레이크의 토오크는 MR유체의 빙햄 특성과 유사하게 증가하여 나타났다.
The electrorheology of hollow PANI derivative suspensions in silicone oil was investigated by varying the electric fields and shear rates, respectively. The hollow PANI derivative susepnsions showed a typical electrorheological (ER) response caused by the polarizability of an amide polar group and shear yield stress due to the formation of chains upon application of an electric field. The shear stress for the hollow PANI succinate suspension exhibited an electric field power of 0.67. On the basis of the experimental results, the newly synthesized hollow PANI derivative suspensions were found to be an anhydrous ER fluid.
This paper presents the property of the Squeeze Film Damper (SFD) using Magneto-Rheological fluid (MR fluid). The damping property of a SFD for a flexible rotor system varied according to vibration mode. MR fluid is known as a functional fluid with controllable apparent viscosity of the fluid by applied magnetic field strength. When the MR fluid is applied in the SFD, the SFD using MR fluid can effectively reduce vibrations of the flexible rotor in a wide range of rotating speed by control of the applied magnetic field strength. To investigate in detail the SFD using MR fluid, the SFD to support one mass was constructed and its performance was experimentally investigated in the present study. The damping property of the SFD using MR fluid has viscous damping by Newtonian fluid, but not Coulomb friction by Bingham fluid. Therefore, The system damped by the SFD can be considered as a linear system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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