This paper present the contact stresses, which considers the shear stress at the cam and follower interface in the direct acting type valve train system of a high speed engine. To determine the contact condition, the normal contact forces are calculated by using the lumped mass dynamic modeling. The line contact is considered between the cam and follower interface. The variations of dynamic stresses are presented as a function of camshaft rotational angle. Also the effects of various design parameters are investigated.
This paper considers the smooth receding contact problem between a homogeneous half-plane and a composite laminate composed of an inhomogeneously coated elastic layer. The inhomogeneity of the elastic modulus of the coating is approximated by an exponential function along the thickness dimension. The three-component structure is pressed together by either a concentrated force or uniform pressures applied at the top surface of the composite laminate. Both semianalytical and finite element analysis are performed to solve for the extent of contact and the contact pressure. In the semianalytical formulation, Fourier integral transformation of governing equations and boundary conditions leads to a singular integral equation of Cauchy-type, which can be numerically integrated by Gauss-Chebyshev quadrature to a desired degree of accuracy. In the finite element modeling, the functionally graded coating is divided into homogeneous sublayers and the shear modulus of each sublayer is assigned at its lower boundary following the predefined exponential variation. In postprocessing, the stresses of any node belonging to sublayer interfaces are averaged over its surrounding elements. The results obtained from the semianalytical analysis are successfully validated against literature results and those of the finite element modeling. Extensive parametric studies suggest the practicability of optimizing the receding contact peak stress and the extent of contact in multilayered structures by the introduction of functionally graded coatings.
Coupling is a mechanical component that transmits rotational force by connecting two shafts. Curvic coupling is widely used in high-performance systems because of its excellent power transmission efficiency and easy machining. However, coupling applications change dynamic behavior by reducing the stiffness of an entire system. Contact surface stiffness is an important parameter that determines the dynamic behavior of a system. In addition, the roughness profile of a contact surface is the most important parameter for obtaining contact stiffness. In this study, we theoretically establish the process of contact and bending stiffness analysis by considering the rough surface contact at Curvic coupling. Surface roughness parameters are obtained from Nayak's random process, and the normal contact stiffness of a contact surface is calculated using the Greenwood and Williamson model in the elastic region and the Jackson and Green model in the elastic-plastic region. The shape of the Curvic coupling contact surface is obtained by modeling a machined shape through an actual machining tool. Based on this modeling, we find the maximum number of gear teeth that can be machined according to the contact angle. Curvic coupling stiffness is calculated by considering the contact angle, and the calculation process is divided into stick and slip conditions. Based on this process, we investigate the stiffness characteristics according to the contact angle.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권4호
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pp.1376-1391
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2015
In bus delay-tolerant networks, the route of bus is determinate but its arrival time is indeterminate. However, most conventional approaches predict future contact without considering its uncertainty, which makes a limitation on routing performance. A novel approach is proposed by employing interval algebra to characterize the contact's uncertainty and time-varying nature. The contact is predicted by using the Bayesian estimation to achieve a better routing performance. Simulation results show that this approach achieves a good balance between delivery latency and delivery ratio.
An automotive windshield wiper system is modeled mainly for vibration analysis purpose. The model is composed of solid links, ideal joints, imperfect joints to simulate unavoidable manufacturing defects and bushings having stiffness, contact between a wiper blade and a wind screen glass, friction, a spring and an actuator. Main stream of wiper dynamics analysis has been obtaining a closed form of system of equations using Newton's or Lagrange's formula and doing a numerical simulation study to understand and predict the behavior of it. However, the modeling process is complex since a wiper system is of multibody and a contact problem occurs. When imperfection, such as dead zone of a joint and stiffness of a rubber bushing, should be included, the added complexity makes the modeling difficult. Since the imperfection is understood as main cause of problematic vibration, the dynamics model of a wiper system aiming vibration analysis should include such unavoidable manufacturing defects in the model. An open form of dynamic model of a automotive windshield wiper system with imperfect joints using a commercial software is obtained and a simulation analyssis is conducted for vibration reduction study.
Virtual ground modeling is one of key topic for real-time vehicle dynamic simulation. This paper discusses about the virtual 3D road modeling process using parametric surface concept. General road data is a type of lumped position vector so interpolation process is required to compute contact of internal surface. The parametric surface has continuity and linearity within boundaries and functions are very simple to find out contact point. In this paper, the parametric surface formula is adopted to road modeling to calculate road hight. Position indexing method is proposed to reduce memory size and resource possession, and a simple mathematical method for contact patch searching is also proposed. The developed road process program is tested in dynamic driving simulation on off-road. Conclusively, the new virtual road program shows high performance of road hight computation in vast field of off-road simulation.
In this paper, descibed was the derived algorithm for calculating contact point between wheel and rail and the developed method for rail modeling. The proposed methods use travelling distance to represent rail center line position vector and rail orientation with respect to Newtonian reference frame. The methods call be easily used ill multibody dynamic analysis. Two numerical examples are shown to verify the validity of the proposed methods.
The airbag system is known to be extremely efficient for the protection in an automobile crash. The performance of the airbag system is evaluated by real tests. However, the test is very difficult and expensive. Therefore, the computational simulations are carried out with low cost. The airbag analysis is included in the anlysis of the full-car crashworthiness. The behavior of the airbag can be predicted by a thermodynamic analysis. The contact force between the occupant and the airbag is calculated from the contact volume and the pressure in the airbag. The injury rate is evaluated from the contact force and the acceleration of dummies. So far, the contact is defined after the airgag is fully inflated. In many cases, the occupant is seated in the out-of-position and the contact can happen during the inflation process. A new algorithm has been developed for the out-of-position. To describe the inflation process precisely, the airbag is defined by a sphere and a torus. The injury is evaluated for the contact happened at any time. The developed algorithm is coded and interfaced with an existing software in the public domain. The full-car modeling is adopted from the previous study which is tuned for the regular position and real tests. Numerical experimentation have been carried out with a couple of dummies in the out-of-position and the injury processes are analyzed.
본 연구에서는 사질토의 탄성 및 탄소성 거동을 모사하기 위한 미시역학 기반의 구성 모델을 개발하였다. 개발 모델은 접촉 방향의 공간 분포를 통계적으로 처리한 조직 이방성, 응력비에 따른 조직 이방성의 변화, 간극비 변화에 따른 접촉점 수의 변화, 그리고 미시적 탄성-탄소성 접촉 강성을 고려하였다. 금속 재료에 대한 시험결과를 이용하여 미시적 탄소성 접촉 강성 모델을 수직 접촉력과 입자의 항복 접촉력에 대한 거듭제곱 함수의 형태로 유도하였다. 모델 변수를 정량적으로 평가하기 위해 직교 이방 탄성 계수의 근사식을 유도하였다.
In this paper, the dynamic crawling of a five-bar planar mechanism is investigated. One complete cycle of the crawling selected in this study consists of four different steps, i) sliding at one contact point between the mechanism and the ground, ii) changing its configuration without sliding at two contact points, iii) sliding at the other contact point, and iv) again changing its configuration without sliding at two contact points. In this type of crawling, the crawling mechanism maintains the shape of the parallel structure throughout a complete crawling cycle. The modeling algorithm for serial manipulators proposed by M. Thomas and et al.[1] is employed by introducing imaginary joints and links which represent the contact interfaces between the one end of the mechanism and the ground, while the other end of the mechanism is regarded as an end-effector of the imaginary serial manipulator which treats the reaction force and torque at the contact point as external forces. Then, a complete cycle of dynamic crawling of the mechanism is investigated through various computer simulations. The simulation result show that the stable crawling characteristics of the mechanism could be secured when the proper configurations depending on specified frictional constraints are met.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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