Anisotropic distribution of the turbulent kinetic energy and the near-field excitations are the main causes of the steady state Flow-Induced Vibration (FIV) which could lead to fretting wear damage in vertically arranged supported slender rods. In this article, a combined Computational Fluid Dynamics (CFD) and Computational Structural Mechanic (CSM) approach named two-way Fluid-Structure Interaction (FSI) is used to investigate the modal characteristics of a typical rod's vibration. Performance of an Unsteady Reynolds-Average Navier-Stokes (URANS) and Large Eddy Simulation (LES) turbulence models on asymmetric fluctuations of the flow field are investigated. Using the LES turbulence model, any large deformation damps into a weak oscillation which remains in the system. However, it is challenging to use LES in two-way FSI problems from fluid domain discretization point of view which is investigated in this article as the innovation. It is concluded that the near-wall meshes whiten the viscous sub-layer is of great importance to estimate the Root Mean Square (RMS) of FIV amplitude correctly as a significant fretting wear parameter otherwise it merely computes the frequency of FIV.
Park, Hyun-Jun;Cho, Kyun-Taek;Moon, Kyoung-Il;Kim, Tae-Bum;Kim, Sang-Sub
Design & Manufacturing
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v.15
no.3
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pp.7-12
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2021
Plastic injection molds used for rapid heating and cooling must minimize surface damage due to friction and maintain excellent thermal and low electrical conductivity. Accordingly, various surface treatments are being applied. The properties of Al2O3 coating and DLC coating were compared to find the optimal surface treatment method. Al2O3 coating was deposited by thermal spray method. DLC films were deposited by sputtering process in room temperature and high temperature PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition) process in 723 K temperature. For the evaluation of physical properties, the electrical and thermal conductivity including surface hardness, adhesion and wear resistance were analyzed. The electrical resistance of the all coated samples was showed insulation properties of 24 MΩ/sq or more. Especially, the friction coefficient of high temp. DLC coating was the lowest at 0.134.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.11
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pp.52-59
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2021
Titanium alloy (Ti-alloy) is widely used as a material for core parts of aircraft structures and engines that require both lightweight and heat-resistant properties owing to their high specific stiffness. Most parts used in aircraft have I-, L-, and H-shaped thin-walled structures for weight reduction. It is difficult to machine thin-walled structures owing to vibrations and deformations during machining. In particular, cutting tool damage occurs in the corners of thin-walled structures owing to the rapid increase in cutting force and vibration, and machining quality deteriorates because of deep tool marks on machined surfaces. In this study, milling experiments were performed to derive an effective method for machining a L-shaped thin-walled structure with Ti-alloy (Ti-6Al-4V). Three types of machining experiment were performed. The surface quality, tool wear, cutting force, and vibration were analyzed comprehensively, and an effective machining method in terms of tool life and machining quality was derived.
The triboelectric nanogenerator (TENG) has emerged as a groundbreaking technology for harvesting clean and sustainable energy cost effectively. For reliable TENG design, minimizing wear damage at the friction layers is crucial. This review provides a comprehensive overview of tribometer-integrated TENG testing configurations used in the simultaneous investigation of both tribological and electrical performance. It considers configurations such as plate-on-plate, ball-on-disc, and ball-on-flat tribometers designed for linear reciprocating or rotating sliding friction tests. These tribometers are either specifically designed or adapted for TENG testing. Triboelectric material holders facilitate friction tests by establishing electrical connections from the triboelectric materials or electrodes, thereby enabling accurate measurement of electrical signals. Electrometers and oscilloscopes record electrical outputs such as short-circuit current and open-circuit voltage. This integration enables the simultaneous measurement of both friction and electrical outputs, providing a thorough understanding of TENG performance. The review also summarizes how factors such as normal force, sliding frequency, and rotating speed affect friction coefficients and TENG performance. It also examines the relationship between the coefficient of friction and tribocharges under various loads and frequencies. The review emphasizes the importance of these testing configurations for evaluating both friction and electrical performance, which are crucial for optimizing TENG efficiency. Finally, the review explores future prospects for developing innovative tribometer designs suited for both tribology and TENG testing.
A pick cutter is a rock-cutting tool used in partial-face excavation machines such as roadheaders, and its quality is a key element influencing the excavation performance and efficiency of such machines. In this study, pick cutters with hardfacing deposits applied to a tungsten carbide insert were made with aim of increasing their durability and wear resistance. They were field-tested by being installed in a roadheader and compared with conventional pick cutters under the same excavation conditions for 24 hours. The hardfaced pick cutters showed much smaller weight loss after excavation, and therefore better excavation performance, than the conventional pick cutters. In particular, the damage to and detachment (loss) of tungsten carbide inserts was minimal in the hardfaced pick cutters. A detailed inspection using scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectrometry and three-dimensional X-ray computed tomography scanning revealed no macro- or micro-cracks in the pick cutters. The reason for the absence of cracks may be that the heads of pick cutters are mechanically worn after the tungsten carbide inserts have been worn and damaged. However, scanning revealed the presence of voids between tungsten carbide inserts and pick cutter heads. This discovery of voids indicates the need to improve production processes in order to guarantee a higher quality of pick cutters.
Ceramic tile is widely used as a floor or interior decoration of buildings. The main processes are raw material blending, molding, drying, firing, etc., and since dimensional and quality stability are very important, they are generally molded by a dry press method. In ceramic tile molds, there is a liner that can be easily replaced in case of wear. The liner is constantly abrasion due to a continuous pressing process during tile forming, and it is required to be replaced every certain period. Even in the liner, use a wear-resistant fitting material only in areas where wear is concentrated. However, there was a risk that the fitting material was applied to large-sized tile molding due to problems such as damage to the molding machine and decrease in productivity when detached during the actual tile molding process due to weak fitting strength with the liner. Therefore, in this study, thermal-structural analysis for fitting tolerance analysis and structural analysis for fitting force analysis were performed for the shrink fit process of the fitting material.
Park, Yunjae;Hong, Seoung-Jin;Paek, Janghyun;Pae, Ahran;Kim, Hyeong-Seob
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.57
no.3
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pp.280-287
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2019
In the oral cavity, the teeth undergo wear and corrosion throughout their lives. Progressive and constant tooth wear is a natural phenomenon of aging, but wear and corrosion due to specific factors are pathological factors. It can cause pathological damage of the occlusal surface, aesthetic problems, dimensional loss and jaw joint disorders. This case is a 26-year-old female patient with general tooth abrasion and erosion on the entire dentition. Diagnostic wax-up was fabricated based on the information including digital facial analysis, physiological stabilization, and evaluation of anterior crown length. Through the digital analysis, the necessary guides for crown lengthening were prepared and the mastication function and esthetics were evaluated by using temporary crowns. Definitive prosthesis was fabricated with the zirconia restorations. The results were satisfactory when they were observed 3 months of follow-up.
Physiological wear of occlusal surface is inevitable throughout the lifetime, and considered to be normal. Pathologic wear, however, may cause fatal damage to the occlusal surface and destroy esthetics and proper anterior guidance. In such cases, rehabilitation of occlusal wear should be followed by thorough evaluation and diagnosis. In this present case, severe occlusal wear was found in the labial surfaces of mandibular anterior teeth and palatal surfaces of maxillary anterior teeth. Occlusal vertical dimension was evaluated and decided to be regained due to insufficient amount of restorative space. After determining new occlusal vertical dimension, diagnostic wax-up is usually performed to continue prosthodontic treatment. In this case with collapsed occlusion and loss of occlusal vertical dimension, conventional diagnostic wax-up was replaced with various digital devices. Diagnostic wax-up was digitally performed in the software and provisional prosthesis was fabricated with digital tools. With verification with provisional prosthesis, the entire dentition was rehabilitated with newly set occlusal vertical dimension and proper anterior guidance.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.6
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pp.600-606
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2012
Upon investigation of the damaged wheels for high speed train it was determined that the damage was caused by rolling contact fatigue during operation of train. The major problems that railway vehicle system using wheel-rail has to face during operation of railway vehicle are rolling contact fatigue, cracks in wheels, cracks in rails and wheel-rail profile wear. If these deficiencies are not controlled at early stages the huge economical problems due to unexpected maintenance cost in railway vehicle can be happened. Also, If the accurate knowledge of contact conditions between wheel and rail can be evaluated, the damage of wheel can be prevented and the maintenance operation can save money. This paper presents the applicability of electro-magnetic technique to the detection and sizing of defects in wheel. Under the condition of continuous rolling contact fatigue the damage of wheel has continuously monitored using the applied sensor. It was shown that the usefulness of the applied sensor was verified by twin disc test and the measured damaged sizes showed good agreement with the damaged sizes estimated by electro-magnetic technique.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.5
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pp.139-145
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2007
Fretting is a kind of surface damage mechanism observed in mechanically jointed components and structures. The initial crack under fretting damage occurs at lower stress amplitude and lower cycles of cyclic loading than that under plain fatigue condition. This can be observed in automobile and railway vehicle, fossil and nuclear power plant, aircraft etc. In the present study, railway axle material RSA1 used for evaluation of fretting fatigue life. Plain and fretting fatigue tests were carried out using rotary bending fatigue tester with proving ring and bridge type contact pad. Through these experiments, it is found that the fretting fatigue limit decreased about 37% compared to the plain fatigue limit. In fretting fatigue, the wear debris is observed on the contact surface, and oblique cracks at an earlier stage are initiated in contact area. These results can be used as useful data in a structural integrity evaluation of railway axle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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