• 한국정밀공학회지
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• 제28권5호
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• pp.565-571
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• 2011

Because most fatigue cracks in wheel and rail take place by rolling contact of wheel and rail in railroad industry, it is critical to understand the rolling contact phenomena, especially for the three-dimensional situation. This paper presents an approach to steady-state rolling contact problem of three-dimensional contact bodies, with or without tangential force, based on the finite element method. The steady-state conditions are controlled by the applied relative slip and tangential force. The three-dimensional distribution of tangential traction and contact stresses on the contact surface are investigated. Results show that the distribution of tangential traction and contact stresses on the contact surface varies rapidly as a result of the variation of stick-slip region. The tangential traction is very close in form to Carter's distribution.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1852-1860
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• 1991

본 연구에서는 연구대상을 주어진 구조물 형상에서 경계조건의 변화에 따른 현상 설계민감도, 특히 하중경계조건의 변화에 따른 구조물의 변형에 주안점을 두었다. 이 연구결과는 가공물의 지지위치에 따른 가공면의 변형정도 향상 및 접촉문제 해석등 에 응용이 가능하다. 유도된 민감도가 정확함을 입증하기 위하여 예제로서 하중경계 조건의 변화에 따른 범함수로 정의된 변형의 변화량을 예측하는 문제를 선정하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.509-518
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• 2003

본 논문에서는 강 콘크리트 경계면에 대한 비선형 해석 모델을 바탕으로 합성 구조체에 대한 비선형 구조해석을 실시하여 강 콘크리트 경계면을 모사한 인터페이스 요소에 발생하는 접선응력선 상대슬립 분포 등 합성 구조체의 경계면 거동 특성을 해석적으로 규명하였다. 연구결과 본 논문의 해석 모델인 합성 바닥판에서는 T형강-콘크리트 경계면 보다는 하부강판-콘크리트 경계면에서 접선응력의 증가가 빠르게 나타났으며, 하부강판-콘크리트 경계면에서도 인장부보다는 중립부 경계면에서 접선응력의 증가가 빠르게 진행되었다. 횡방향으로는 하중재하 위치에서 외부 측면으로 갈수록 접선응력이 완화되는 현상을 나타내었으며 종방향으로는 중앙부에서 최소, 지지점에서 $0.6{\sim}0.7L$ 지점에서 최대를 나타냈으며 이후 지지점으로 갈수록 감소하는 경향을 나타내었고, 하층이 증가하면서 경계면의 파괴가 최고 접선응력지점에서 전체영역으로 점차 확대되는 경향을 나타내었다. 이상의 연구결과는 합성 구조체의 경계면의 거동 특성과 하중전달 메카니즘을 이해하고 합리적인 전단연결재 설계를 위한 바탕을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권8호
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• pp.2026-2038
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• 1994

A numerical scheme is developed for the analysis of incipient sliding contact with orthotropic friction condition subjected to tangential load and twisting moment. The inherent nonlinearity in the orthotropic friction law has been treated by a polyhedral friction law. Then, a three-dimensional linear complementarity problem(LCP) formulation in an incremental form is obtained, and the existence of a solution is investigated. A Lemke's complementary pivoting algorithm is used for solving the LCP. The scheme is illustrated by spherical contact problems, and the effects of eccentricity of elliptical friction domain on the traction and stick region are discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.499-507
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• 2003

합성 구조체에서 강 콘크리트 경계면은 하중이 증가함에 따라 합성작용 저하, 미세균열, 슬립 및 분리등으로 나타내어 부분합성에 적합한 해석기법이 필요하다. 그러나 경계면을 고려하는 해식방법과 경계면 비선형 해석 모델 구성의 어려움으로 지금까지 합성 구조체에 대한 해석적 연구는 경계면 거동을 완전합성, 또는 선형-탄생으로 가정하여 정확한 거동 규명이 어려웠다. 따라서 합성 구조체의 설계는 대부분 실험적 방법에 의존하였지만 이것은 사용환경에 따라 매번 실험을 수행해야 하는 비효율성이 있다. 본 논문에서는 합성작용의 변화에 따른 다양한 강-콘크리트 경계면의 비선형 해석 모델을 바탕으로 하여 최대 접선응력과 슬립-연화 현상에 따르는 보다 정밀한 구조성능과 거동 특성을 규명하였다. 연구결과 경계면에 대한 비선형 모델은 최대하중 등과 같은 행복 이후의 거동을 보다 정확하게 나타내며, 이때 인터페이스의 초기 접선강성은 부재의 항복하중에, 최대 접선응력과 슬립-연화 합성 구조체의 최대하중과 같은 항복이후 거동에 주로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 협성 구조체의 구조성능은 강-콘크리트 경계면의 합성작용, 즉 인터페이스 요소의 초기 접선강성, 최대 접선응력과 슬립-연화현상에 크게 의존적인 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.772-780
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• 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.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권9호
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• pp.72-80
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• 2009

When the magnet wheel rotates over a conducting plate, it generates the traction torque as well as the repulsive force on the conducting plate. Partially-cut traction torque results in the linear force into the tangential direction. To cut the traction torque, the concept of magnetic shield is introduced. The direction change of the linear force is realized varying the shielded area of magnetic field. That is, the tangential direction of non-shielded open area becomes the direction of the linear thrust force. Specially a shape of permanent magnets composing the magnet wheel leads to various pattern of magnetic forces. So, to enlarge the resulting force density and compensate its servo property a few simulations are performed under various conditions such as repeated pattern, pole number, radial width of permanent magnets, including shape of open area. The theoretical model of the magnet wheel is derived using air-gap field analysis of linear induction motor, compared with test result and the sensitivity analysis for its parameter change is performed using common tool; MAXWELL. Using two-axial wheel set-up, the tracking motion is tested for a copper plate with its normal motion constrained and its result is given. In conclusion, it is estimated that the magnet wheel using partial shield can be applied to a noncontact conveyance of the conducting plate.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제25권3호
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• pp.179-186
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• 2000

Interactions between wheel lug surfaces and soil were analyzed through wheel motion. In this paper, lug surfaces such as trailing and leading lug sides and a lug face were analyzed and reported. The interactions between the surfaces and soil were expressed as the horizontal and vertical directions of resultant forces acting on the surfaces. There analysis indicated qualitatively that (1) the trailing lug side is mainly related to produce motion resistance and reaction to dynamic load, (2) the lug face is related to produce not only the motion resistance, the reaction to the dynamic load but also the traction and (3) the leading lug side is mainly related to produce the traction and the reaction to the dynamic load. Experiments were conducted to prove the results of the motion analysis. Normal and tangential forces acting on the surfaces were measured, and the traction, the motion resistance and the reaction to the dynamic load were calculated with wheel rotational and lug design angles. The experiments proved that the results of wheel motion analyses above mentioned as (1), (2) and obtained from the analysis were correct.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 1996년도 International Conference on Agricultural Machinery Engineering Proceedings
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• pp.369-378
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• 1996

A Lugged steel wheel was operated with two kinds of travel reduction on a sandy clay. " Small -sized transucers of the three-surfaced lug type " were installed to the wheel for the measurement of normal and tangential forces acting on a trailing lug side, lug face and a leading lug side separately . The external results acting on each surface were calculated from those measured forces. This results proved qualitatively that the relationships between external forces and lug surfaces obtained from mathematical analyses were external forces and lug surfaces obtained from mathematical analyses were correct. The traction, the motion resistance and the dynamic load were changing at the three lug surface under various operating conditions . Therefore, total analyses of three surface were indispensable to discuss the performance of the wheel lug.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1648-1651
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• 2005

Fretting contact and fretting fatigue are known to occur in mechanical devices which have fasteners subjected to oscillatory tangential load. Theoretical studies on fretting contact have been focussed on simple geometries, such as cylindrical contact problem. Recently, the contact problem of a flat rounded punch has been solved theoretically. The purpose of this paper is to show that the results of finite element analysis for the fretting contact problem are nearly consistent with the theoretical solutions.