• 제목/요약/키워드: 초탄성체

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고무패드 변형의 3차원 유한요소해석 (Three-dimensional Finite Element Analysis of Rubber Pad Deformation)

  • 신수정;이태수;오수익
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제22권1호
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    • pp.121-131
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    • 1998
  • This paper applies the FE analysis procedure, developed in the Part I of the companion article, to the three-dimensional rubber pad deformation during rubber-pad forming process. Effects of different algorithms corresponding to incompressibility constraint and time integration methods on numerical solution responses are investigated. Laboratory scale experiments support the validity of the developed FE procedure an demonstrate the accuracy of the numerical models. Full scale model responses are also predicted using the reasonable method and parameters obtained in laboratory modeling.

고무패드 변형의 3차원 유한요소해석 (Three-dimensional Finite Element Analysis of Rubber Pad Deformation)

  • 신수정;이태수;오수익
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제22권1호
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    • pp.111-120
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    • 1998
  • This paper is the first one of two-parted research efforts focusing on the modeling of rubber pad forming process. The rubber pad, driven by the pressurized fluid during the forming process, pushes the sheet metal to solid tool half and forms a part to final shape. In this part of the paper, a numerical procedure for the FE analysis of the rubber pad deformation is presented. The developed three-dimensional FE model is based on the total Lagrangian description of rubber maerial characterized by nearly incompressible hyper-elastic behavior under a large deformation assumption. Validity of the model as well as effects of different algorithms corresponding to incompresibility constraints and time integration methods on numerical solution responses are also demonstrated.

수치미분을 이용한 고무의 유한요소 해석시 수렴성 연구 (A Study on the Convergency of the Finite Element Analysis of Rubber Using Numerical Differentiation Mehthod)

  • 권영두;노권택;이창섭;홍상표
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제7권5호
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    • pp.141-153
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    • 1999
  • A finite element procedure for the analysis of rubber-like hyperelastic material is developed. The volumetric incompressiblity conditions of the rubber deformation is included in the formulation by using penalty method. In this paper, the behavior of the rubber deformation is represented by hyperelastic constitutive relations based on a generalized Mooney-Rivlin model. The principle of virtual work is used to derive nonlinear finite element equation for the large displacement problem and presented in total-Lagrangian description. The finite element procedure using analytic differentiation resulted in very close solution to the result of the well known commercial packages NISAII AND ABAQUS. Numerical tests show that the results from the numerical differentiation method coincide very well with those from the analytic method and the well known commercial packages in static analysis. The convergency of rubber usingν iteration method is also discussed.

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실리콘 중공 가스켓의 구조적 특성에 관한 연구 (A Study on the Structural Characteristics of the Hollow Casket made of Silicon Rubber)

  • 이승하;이태원;심우진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제26권10호
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    • pp.2044-2051
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    • 2002
  • In this paper, the deformed shape, the contact forces and the load-displacement curves of the real hollow gasket made of silicon rubber are analyzed using a commercial finite element program MARC. In the numerical analysis, the silicon rubber is assumed to have the properties of the geometric and material nonlinearity and the incompressibility, and the hyperelastic constitutive relations of that material are represented by the generalized Mooney-Rivlin and Ogden models. The outer frictional contact between the hollow gasket and the groove of rigid container and the inner self-contact of the hollow gasket are taken into account in the course of numerical computation. Experiments are also performed to obtain the material data for numerical computation and to show the validity of the mechanical deformation of the hollow gasket, resulting in good agreements between them.

유한요소 해석을 이용한 초탄성체 햅틱 피드백 연구 (Hyper-elastic Model Haptic Feedback Using Finite Element Analysis)

  • 박승현;김진현
    • 센서학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.260-265
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    • 2022
  • In this study, we establish hyper-elastic haptic feedback in a virtual environment using finite element analysis techniques and develop a Force Torque (FT) sensor utilization method for application in tele-operation environments. In general, regarding haptic feedback data, in a tele-operation environment, the user is provided with feedback according to the measured force data when the model is inserted through an FT sensor. Conversely, in a virtual environment, the press-fitting model can be expressed through the spring-damper system rather than an FT sensor to provide feedback. However, unlike rigid and the elastic bodies, the hyper-elastic body represented by a spring-damper system in a virtual environment is a simple impedance model using stiffness and damping coefficients; it is limited in terms of providing actual feedback. Thus, in this study, haptic feedback was implemented using the data obtained from POD-RBF analysis results during hyper-elastic press-fitting experiments. The haptic feedback mechanism developed in this study was verified by comparing the FT sensor feedback data measured and calculated through hyper-elastic press-fitting experiments with spring-damper feedback data. Subsequently, the POD-RBF analysis feedback was compared and evaluated against the feedback mechanism of each environment through the test subject, and the similarities between the POD-RBF analysis feedback and FT sensor data feedback were verified.

가변성형 공정에서 탄성 패드의 영향에 관한 수치적 연구 (Numerical Study on Effect of Using Elastic Pads in Flexible Forming Process)

  • 허성찬;서영호;노학곤;구태완;강범수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권5호
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    • pp.549-556
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    • 2010
  • 가변성형공정에서는 형상 변형이 가능한 가변금형의 성형면을 고르게 형성하기 위하여 일반적으로 우레탄, 고무 등 같은 탄성체 패드를 가변금형과 소재 사이에 삽입하여 이용한다. 이에 본 연구에서는 이러한 탄성패드가 성형성에 미치는 영향에 대한 조사를 위하여 탄성체의 경도 및 두께를 주요 변수로 고려한 수치해석적 연구를 수행하였다. 탄성패드 소재로는 우레탄을 이용하였으며, 이의 물성 획득을 위한 압축시험을 수행하였고, 초탄성체 재료 모델로 가정하여 가변성형공정해석에 적용하였다. 탄성체의 경도와 두께의 변화에 따른 해석 결과로부터 성형 정확도를 조사하기 위하여 주방향의 단면형상을 비교하였으며, 목적형상에 대한 오차를 비교하였다. 이로부터 가변성형공정에 이용되는 탄성 패드가 적절히 선정되어야 함을 확인하였으며, 패드의 경도 및 두께 선정에 대한 기준을 제안하였다.

압착되어 회전하는 강체/변형 롤의 동적 특성에 관한 수치해석 연구 (A Numerical Study on Dynamic Characteristics of Counter-Rotating Rigid/Deformable Rolls in Press Contact)

  • 이문규;이상혁;허남건;서영진;김인철;이성진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권8호
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    • pp.869-876
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    • 2011
  • 동적 특성에 영향을 받는 롤 코팅의 평형적인 두께 예측과 불안정성을 분석함은 중요하다. 본 연구에서는 강체/변형롤 사이에서 생성되는 마이크로 코팅액의 두께를 예측하기에 앞서 압착되어 회전하는 두 롤 사이에 발생하는 접촉 압력의 분포와 변형롤의 변형 형상을 예측하고자 한다. 또한 변형롤의 재료상수와 롤의 속도 및 마찰계수 그리고 압착 크기 등의 변수들에 대한 접촉압력분포를 수치적인 방법으로 측정하여 유효한 변수들의 영향을 분석하고자 한다. 수치해석 방법으로는 유한요소법을 사용하였고 두 롤을 모델링하여 변형롤에 고무물성치를 초탄성체 모델로 가정하여 일반적으로 사용되는 Mooney Rivlin 계수를 사용하였고 40~80rpm 사이의 속도로 회전할 때 접촉 형상 및 압력분포를 분석하였다. 접촉형상의 경우 압착정도에 따라 변하고 그외 변수들에는 영향을 받지 않고 접촉압력의 경우 변형롤의 물성치와 압착정도에 의해 주요한 영향을 받고 속도 및 마찰계수에는 영향을 받지 않음을 알 수 있다.