• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.583-588
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• 2010

고무의 비선형성과 대변형으로 인해 코드-고무 복합재료의 정확한 거동을 파악하기는 어렵다. 코드와 고무 사이에 제 3 의 상을 가정해서 세 가지 상에 대한 모델링을 하기도 하지만 코드-고무 복합재료 계면의 두께와 물성을 결정하기 힘들다. 본 연구에서는 2 차원 일반화된 평면변형률요소와 평면변형률요소를 사용한 유한요소법을 적용하여 여러 가지 계면 두께를 갖는 코드-고무 복합재료의 유효탄성계수와 무차원 탄성계수를 구하였다. 고무물성은 네오-후크 모델을 적용하였고 여러 가지 하중상태와 몇 가지 계면 물성치에 대한 고찰을 하였다. 그 결과 계면 물성치와 계면 두께는 코드-고무 복합재료의 비선형성과 유효탄성계수에 영향을 미침을 알수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.103-113
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• 1995

고무 재질로 이루어진 차량 구조물의 연결요소에 대한 등가 강성계수는 차량 시스템 동역학 특성에 매우 민감하게 영향을 주므로 이에 대한 신뢰성있는 해석이 요구된다. 본 논문에서는, 고무의 역학 모델을 정하중 하에서는 유한 변형 및 Hook 모델로 그리고 동하중 하에서는 Voigt 모델로 가정하여, 연결요소의 등가 정-동강성계수를 유한요소법으로 해석하고자 한다. 실제 차량에 사용되고 있는 동일 모양의 방진고무들을 실험 평가한 결과 강성계수값들의 분산 정도가 심함을 알 수 있었다. 유한요소 해석에 필요한 고무 재질의 물성치의 신뢰성을 높이기 위하여 제품의 특정 방향 정특성 실험 데이타로부터 역으로 재질의 물성치를 규명하였다. 그 물성치로부터 원하는 방향에서의 강성계수를 산출하여 실험치와 비교하여 효용성을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1521-1528
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• 2011

자동차용 고무부품에 대한 유한요소 해석의 신뢰 향상을 위하여 고무소재 물성치에 대한 연구를 수행하였다. 마운트 설계를 위하여 수백 종의 고무 물성치를 모두 측정하는 것은 현실적으로 어렵다. 그래서 시험 값을 대신하는 순수전단 시험 데이타의 변환 방법을 제시하여 유효성을 확인하였다. 순수전단시험의 응력-변형 관계의 변환은 단순인장시험 데이터와 주 연신률의 함수로 정의한 푸아송의 비를 사용하였다. 카본 충진 고무의 변환 순수전단시험 데이터는 100%변형까지 시험 데이터와 상당히 유사하다. 단순인장시험 데이타와 함께, 순수전단시험의 변환 데이타와 시험 데이터를 각각 사용한 허브베어링 씰의 접촉력에 대한 유한요소해석 결과들은 시험 데이터와 거의 일치하였다. 해석에 사용된 재료상수는 Ogden 상수이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.160-162
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• 2017

고무탄성체가 연료와 접촉하면 저분자량의 고무성분이나 첨가제 등이 연료에 의해 용출되면서 고무의 물성을 변화시키고 연료의 물성에도 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고무탄성체 중 밀봉재로 사용되는 고무 오링이 연료와 장기간 접촉하고 있을 때 고무 오링의 수명을 예측하기 위해 접촉 연료의 부피와 온도, 저장시간에 따라 고무 오링의 물성치로 무게, 부피, 두께, 경도, 인장강도, 신장율 및 영구압축줄음율 측정하여 변화정도를 측정하였다. 또한 연료의 GC분석을 통해 순도변화를 분석하고 총발열량을 측정하여 고무 접촉에 의한 연료의 열화정도를 측정하였다. 이러한 측정결과는 수명을 예측하기 위한 기본 자료로 사용할 예정이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.689-697
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• 1986

본 연구에서는 3자유도(3방향의 병진운동만 고려) 고무마운트모형의 타당성을 검증하기 위하여, 먼저 고무자체의 물성치인 강성계수와 감쇠계수를 진동수와 초기변 형률에 따라 실험을 통해 구하였다. 질량행렬의 모든요소를 쉽게 구할 수 있는 간단 한 시험구조물을 제작하고 여기에 고무아운트를 부착하여 6자유도를 갖는 모의 엔진- 마운트계를 구성한 후 가진실험을 통해 얻은 오무드 매개변수들과 고무의 물성치를 이 용한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과를 비교함으로써 고무아운트 모형의 타당성을 검증하였 다. 특히 본 연구에는 유압가진 실험으로부터 얻은 실험결과를 바탕으로 고무의 강 성계수를 주파수의 1차함수로 고려한 경우와 전진동수 영역에서 균일하다고 가정하는 경우를 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1996년도 제7회 학술강연회논문집
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• pp.3-11
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• 1996

본 연구는 고체 추진기관의 각종 밀봉 부에 많이 사용되는 O-링의 설계시 고려되는 각종 형상인자의 변화에 따른 O-링의 거동과 응력 상태를 분석하여 설계 최적조건을 찾기 위한 내용을 다루고 있다. 조립 부의 내외경과 조립 공차, 챔퍼길이와 각도, 조립 홈의 외경, 깊이, 폭, 구성반경, O-링의 내경과 선 직경 등의 설계 변수에 의한 조립부 형상과 재료의 물성치, 유한요소 선택 및 요소 분할, 경계조건, 하중조건, 접촉부 정의 등을 MSC/PATRAN3의 $PCL^{[1]}$/로 프로그래밍 하여 설계변수에 의한 결과 분석을 손쉽게 수행할 수 있도록 시도하였다 고무의 Hyperelastic 물성치는 문헌상의 자료$자료^{[2]}$에 제시된 Ogden 상수를 사용하였으며 추후에는 인장시험, 순수전단시험, 이 축 인장시험을 통해 실험적으로 측정$^{[3]}$ 하여 적용할 예정이다. 고무의 대변형, 대 변형률을 고려한 비선형 응력해석은 MSC/PATRAN3의 Advanced FEA 모듈과 ABAQUS 5.5를 사용하였다. 본 연구에서의 해석결과를 설계변수들의 영향을 비교 분석하는데 사용하였으나 그 정확도가 입증된 상태는 아니며 추후 실제 조립 및 수압시험을 통해 평가할 예정이다.

• 수산해양기술연구
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• 제38권4호
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• pp.307-316
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• 2002

2개의 PE 부이가 클램프 및 벨트로 고정되고 그 위에 발판을 지지하기 위한 프레임 등으로 구성된 단위 틀이 외부 재질이 고무 성분인 힌지로연결된 어업용 프레임 구조물의 강도 및 변형을 해석하여 구조적 안정성을 평가하고자 유한 요소법을 이용하여 그것의 구조 해석을 수행하였으며, 해석에서 얻어진 결과는 다음과 같이 요약할 수있다. 1) 고무 힌지로 구성된 어업용 프레임 구조물의 구조적인 안정성을 해석하기 위해서는 힌지 부분을 정확하게 모델링하는 것이 중요하며, 특히 해석 결과는 모델링의 기법에 따라 다르게 나타났다. 2) 고무 힌지의 경우 먼저 재료 시험을 통해 그것의 정확한 불성치를 확보한 후 구조 해석을 수행해야 하며, 단순히 영 계수 E만을 인자로서 해석하는 경우 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 없다는 것을 확인하였다. 3) 초탄성 거동을 하는 고무는 대변형을 하지만 하중과 변형이 선형 관계를 유지하고 있으므로 영 계수 E 등의 물성치를 적절히 사용하면, 힌지를 단순하게 선형 문제로 이상화하여 구조해석을 수행할 수 있을 것으로 사료된다. 4) 동일한 조건에서 파랑 하중에 대한 어업용 프레임 구조물의 구조 응답은 Hogging 상태 즉, 파정이 그것의 중앙부에 오는 것이 정수 중이나 Sagging 상태인 경우보다 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.14-24
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• 2018

몇 가지 전형적인 기존 및 진보된 초탄성 구성모델들의 고무패치 이축인장 및 구형 또는 원통형 풍선 팽창에서의 불안정성에 대해서 밝힌다. 적용할 구성모델은 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델, Gent 모델, Arruda-Boyce 모델, Fung 모델, Pucci-Saccomandi 모델 등이다. 팽창 및 분기 해석은 이들 변형에너지 함수들의 막 방정식을 이용하여 수행할 수 있다. 해석에는 사각패치에 대한 Kearsley의 분기현상, 고무풍선의 일반화 한 팽창현상, 고무풍선의 분기현상을 다룬다. 이들 변형에너지 함수들 중에서도 오직 Mooney-Rivlin 모델에서만 Kearsley의 분기현상이 일어남을 확인하였다. 팽창 방정식은 구형풍선과 원통형 풍선을 함께 다룰 수 있도록 일반화 시켰다. 팽창해석에 의하여 극한점과 임계 물성치들을 무차원 압력 및 팽창 부피의 항들로 구하였다. 그렇게 구해진 결과들로부터 분기현상을 구할 수 있었다. 또한 유한요소법을 사용하여 고무류의 구조적 불안정 문제들을 다룰 때 필요한 특별한 조처에 대해서 제안하였다. 결론적으로 고무류의 불안정성을 포함하는 문제를 다룰 때는 해석기법은 물론 구성모델의 선택에 따라 결과가 달라질 수 있으므로 신중한 처리가 요구된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권6호
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• pp.816-825
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• 2004

In this work, effects of hyper-elastic rubber material properties on the indentation load-deflection curve and subindenter deformation are examined via finite element (FE) analyses. An optimal location for data analysis is selected, which features maximum strain energy density and negligible frictional effect. We then contrive two normalized functions, which map an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve. From the strain energy density vs. first invariant curve, we can extract the rubber material properties. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile/com-pression tests. The indentation approach successfully measures the rubber material properties and the corresponding nominal stress-strain curve with an average error less than 3%.

• Elastomers and Composites
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• 제34권2호
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• pp.121-127
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• 1999

스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber :SBR)의 가공성과 기계적 물성을 조절하는 방안의 일환으로, 고분자량 SBR(high molecular weight SBR : HM-SBR)과 저분자량 SBR (low molecular weight SBR : LM-SBR)의 혼합물의 특성을 조사하였다. HM-SBR/LM-SBR의 LM-SBR 함량이 증가함에 따라 경화전 혼합물의 Mooney 점도와 경화에 따른 토오크 증가치는 감소하고 가황 후 혼합물들의 Shore A 경도와 반발탄성율은 감소를 보였다. 또한 LM-SBR 함량의 증가에 따라 혼합물들의 가황 후 유리전이온도는 일정하지만 고무상태에서 tan ${\delta}$는 증가를 보였다. LM-SBR 함량에 따른 가황 전 혼합물들의 Mooney 점도 감소는 LM-SBR의 가소화 효과와 분자량 분포 증가에 기인하는 것으로 해석하였다. 가황 HM-SBR/LM-SBR 혼합물의 기계적 물성 변화는 고무 혼합물의 가교밀도 감소에 기인하는 것으로 판단되었다.