This paper presents the theoretical model and analysis results to investigate the effect of Coulomb damping in the sub-structure of a foil bearing. Vertical and horizontal deflection of a bump is restricted by friction of the bump. Equivalent viscous damping of the bump foil is derived from the Coulomb friction. Dynamic equation of the bump is constituted by stiffness and damping terms. The air film is modeled by the compressible Reynolds equation. A perturbation approach and finite difference numerical method is used to determine the static and dynamic performance of the bearing from the coupled fluid-structural model. The analysis result shows that the static and dynamic performance is enhanced by the bump friction.
한국소성가공학회 1999년도 제3회 압연심포지엄 논문집 압연기술의 미래개척 (Exploitation of Future Rolling Technologies)
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pp.308-312
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1999
Developed the model equations which calculate roll force, roll power during hot rolling in real time. The variables which mainly effect on the roll force, roll power are shape factor, reduction, roll diameter, roll velocity, strip inlet temperature, carbon content of strip and strip-roll contact friction coefficient. Among these variables roll diameter, roll velocity, inlet temperature, carbon content and friction coefficient can be excluded in interpolated model equation by introducing equation of die force(F'), power(p') of the frictionless uniform plane strain compression which can be calculated without iteration. At the case of coulomb friction coefficient of 0.3, we evaluated coefficient of polynomial equations of {{{{ { F} over {F' } }}}}, {{{{ { Pf} over {Pd }, { Pd} over {P' } }}}} from the result of finite element analysis using interpolation. It was found that the change of values of {{{{ { F} over {F' }, { P} over {P' } }}}} with the friction coefficient tend to straight line which slope depend only on shape factor. With these properties, developed model equations could be extended to other values of coulomb friction coefficient. To verify developed roll force, roll power model equation we compared the results from these model equation with the results from these model equation with the results from finite element analysis in factory process condition.
In this paper, the large deformation of hollow silicon rubber gasket is treated. The frictional contact occurs between groove and the outer part of hollow gasket, and the frictional self-contact exists in the inner parts of hollow gasket. The silicon rubber has the nonlinear elastic behavior and its material property is approximately incompressible. Hence, the stress analysis requires an existence of a strain energy function, which is usually defined in terms of invariants or stretch ratio such as generalized Mooney-Rivlin and Ogden model. Considering large compressive deformation and friction, Mooney-Rivlin 3rd model and Coulomb's friction model are assumed. The numerical analysis is obtained by the commercial finite element program MARC. But, due to large deformation, the elements degenerate in the inner parts of hollow gasket. This means that the analysis of subsequent increments is carried out with a very poor mesh. In order to continue the analysis with a sufficient accuracy, it is necessary to use new finite element modeling by remesh. Experiments are also performed to show the validity of present method. As a conclusion, numerical results by this research have good agreements with experiments.
In this paper, a nonlinear $H_2/H_\infty/LTR$ control for the flexible inverted pendulum of a parallel type with Coulomb friction is presented. The dynamic equation for this system is derived by the Hamilton's principle and assumed-mode method. This hard nonlinear system can be modeled by a the quasi-linear state space model using the REF method. It is shown that the $H_2/H_\infty$ control can be applied to the nonlinear controller design of the system having Coulomb frictions if the proper LTR conditions are satisfied. In order to present the usefulness of the suggested control method, the nonlinear $H_2/H_\infty/LTR$ controller is designed to control the Position of the end point of the flexible inverted pendulum that has Coulomb frictions present in actuator parts. The results are given via computer simulations.
Friction phenomenon can be described as two parts which are pre-sliding and sliding regions. In motion of the sliding region, friction forces depend on the velocity of the system and are known as Coulomb, stick-slip, stribeck effect and viscous friction. The pre-sliding region, which is before breakaway, depends on the position of the system. The motion of friction in the sliding region can be described as the LuGre model. But the pre-sliding motion of friction, which has hysteresis characteristics in general, is not known widely. Therefore, an improved friction model, which can describe the motion of friction in the pre-sliding region, is proposed in this paper. And simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed friction model for precise tracking control systems.
Appropriate friction model usage is important for impact analysis because the relative motions between parts that are in contact for very short durations can vary greatly depending on the friction model. Vehicle seat components that have significant effects on impact analysis are also considered. This paper presents an experimental investigation of various material contact pairs to obtain the friction parameters of the Benson exponential friction model for impact simulation. The Coulomb friction model has limitations for impact analysis because of singularity at zero velocity. Metal/nonmetal materials are prepared, and friction tests are conducted for various sliding speeds, loads, and lubrication conditions. The obtained data are used in the friction model to implement finite element analysis. The parameters of the friction model are obtained by the curve-fitting method. The experimental results show that the friction coefficient with metal/nonmetal contact pairs is stable regardless of the working conditions. The friction model used in this study can also be applied for finite element analysis of the crash conditions, where the friction changes abruptly at the contact interface; the obtained friction parameters are also expected to be more accurate with more precise tests under different working conditions. These results can help improve the accuracy of the finite element analysis.
This paper discusses the issues associated with modeling frictional contact between solid bodies undergoing large deformations. The most common model for friction on contact interfaces in solid mechanics is the Coulomb friction model, in which two distinct responses are possible: stick and slip. Handling the transition between these two phases computationally has been a source of algorithmic instability, lack of convergence and non-unique solutions, particularly in the presence of large deformations. Most computational models for frictional contact have used penalty or updated Lagrangian approaches to enforce frictional contact conditions. These two approaches, however, present some computational challenges due to conditioning issues in penalty-type implementations and the iterative nature of the updated Lagrangian formulation, which, particularly in large simulations, may lead to relatively slow convergence. Alternatively, a plasticity-inspired implementation of frictional contact has been shown to handle the stick-slip conditions in a local, algorithmically efficient manner that substantially reduces computational cost and successfully avoids the issues of instability and lack of convergence often reported with other methods (Laursen and Simo 1993). The formulation of this approach, however, has been limited to the small deformations realm, a fact that severely limited its application to contact problems where large deformations are expected. In this paper, we present an algorithmically consistent formulation of this method that preserves its key advantages, while extending its application to the realm of large-deformation contact problems. We show that the method produces results similar to the augmented Lagrangian formulation at a reduced computational cost.
액상화에 따른 지반의 과도한 변형으로 인한 피해가 자주 발생되고 있다. 그에 따른 지반의 움직임을 예측하기 위해서는 유효응력 개념에 기초한 수치해석 기법이 요구되어 진다. 본 연구에서는 지진 및 유사한 반복 하중에 따른 수압의 상승을 예측할 수 있는 연성(fully coupled) 유효응력 구성모델인 UBCSAND를 제안하였다. 제안된 모델은 간단한 완전탄소성모델인 Mohr-Coulomb을 변형한 형태로 마찰각(friction angle)과 팽창각(dilation angle)을 점진적으로 증가시킴으로써, 기존의 파괴상태내에서도 연속적인 소성변형 발생을 표현할 수 있다. 항복함수는 전단응력과 평균응력의 비인 $(\sigma'_1-\sigma'_3)/(\sigma'_1-\sigma'_3)$로 나타내며, 응력도의 원점에서 시작하는 무한개의 방사선을 의미한다. 따라서, Mohr-Coulomb의 파괴면과 같은 형태의 무수한 항복면을 가진다. 소성 경화법칙은 등방경화(isotropic hardening)와 이동경화(kinematic hardening)를 혼합한 형태를 이루고 있다. 재하(loading) 및 재재하(reloading)시에는 연속적인 소성 변형이 일어나나, 제하(unloading)시에는 탄성변형을 가정하였다. 제안된 모델은 느슨한 Fraser River 모래를 이용한 직접단순전단시험(Direct simple shear test)결과와 비교하여 검증하였다.
Control of structural response due to seismic excitation in a manner of coupling adjacent buildings has been actively developed, and most attention focused on those buildings of similar height. However, with the rapid development of some modern cities, multi-story buildings constructed with an auxiliary low-rise podium structure to provide extra functions to the complex become a growing construction scheme. Being inspired by the positively examined coupling control approach for buildings with similar height, this paper aims to provide a comprehensive analytical study on control effectiveness of using friction dampers to link the two buildings with significant height difference to supplement the recent experimental investigation carried out by the writers. The analytical model of a coupled building system is first developed with passive friction dampers being modeled as Coulomb friction. To highlight potential advantage of coupling the main building and podium structure with control devices that provide a lower degree of coupling, the inherent demerit of rigid-coupled configuration is then evaluated. Extensive parametric studies are finally performed. The concerned parameters influencing the design of optimal friction force and control efficiency include variety of earthquake excitation and differences in floor mass, story number as well as number of dampers installed between the two buildings. In general, the feasibility of interaction control approach applied to the complex structure for vibration reduction due to seismic excitation is supported by positive results.
Friction phenomenon can be described as two parts, which are the pre-sliding and sliding regions. In the motion of the sliding region, the friction force depends on the velocity of the system and consists of the Coulomb, stick-slip, Streibeck effect and viscous frictions. The friction force in the pre-sliding region, which occurs before the breakaway, depends on the position of the system. In the case of the motion of the friction in the sliding region, the LuGre model describes well the friction phenomenon and is used widely to identify the friction model, but the motion of the friction in the pre-sliding such as hysteresis phenomenon cannot be expressed well. In this paper, a modified friction model for the motion of the friction in the pre-sliding region is suggested which can consider the hysteresis phenomenon as the Preisach model. In order to show the effectiveness of the proposed friction model, the sliding mode controller (SMC) with hysteresis friction compensator is synthesized for a ball-screw servo system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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