To analyze the tension performance of laminated rubber bearings under tensile loading, a theoretical tension model for analyzing the rubber bearings is proposed based on the theory of elasticity. Applying the boundary restraint condition and the assumption of incompressibility of the rubber (Poisson's ratio of the rubber material is about 0.5 according the existing research results), the stress and deformation expressions for the tensile rubber layer are derived. Based on the derived expressions, the stress distribution and deformation pattern especially for the deformation shapers of the free edges of the rubber layer are analyzed and validated with the numerical results, and the theory of cracking energy is applied to analyze the distributions of prediction cracking energy density and gradient direction. The prediction of crack initiation and crack propagation direction of the rubber layers is investigated. The analysis results show that the stress and deformation expressions can be used to simulate the stress distribution and deformation pattern of the rubber layer for laminated rubber bearings in the elastic range, and the crack energy method of predicting failure mechanism are feasible according to the experimental phenomenon.
(1) The flow data of f (stress) and ${\dot{s}$ (strain rate) for Fe and Ti alloys were plotted in the form of f vs. -ln ${\dot{s}$ by using the literature values. (2) The plot showed two distinct patterns A and B; Pattern A is a straight line with a negative slope, and Pattern B is a curve of concave upward. (3) According to Kim and Ree's generalized theory of plastic deformation, pattern A & B belong to Case 1 and 2, respectively; in Case 1, only one kind of flow units acts in the deformation, and in Case 2, two kinds flow units act, and stress is expressed by $f={X_1f_1}+{X_2f_2}$where $f_1\;and\;f_2$ are the stresses acting on the flow units of kind 1 and 2, respectively, and $X_1,\;X_2$ are the fractions of the surface area occupied by the two kinds of flow units; $f_j=(1/{\alpha}_j) sinh^{-1}\;{\beta}_j{{\dot{s}}\;(j=1\;or\;2)$, where $1/{\alpha}_j\;and\;{\beta}_j$ are proportional to the shear modulus and relaxation time, respectively. (4) We found that grain-boundary flow units only act in the deformation of Fe and Ti alloys whereas dislocation flow units do not show any appreciable contribution. (5) The deformations of Fe and Ti alloys belong generally to pattern A (Case 1) and B (Case 2), respectively. (6) By applying the equations, f=$(1/{\alpha}_{g1}) sinh^-1({\beta}_{g1}{\dot{s}}$) and $f=(X_{g1}/{\alpha}_{g1})sinh^{-1}({\beta}_{g1}{\dot{s}})+ (X_{g2}/{\alpha}_{g2})\;shih^{-1}({\beta}_{g2}{\dot{s}})$ to the flow data of Fe and Ti alloys, the parametric values of $x_{gj}/{\alpha}_{gj}\;and\;{\beta}_{gs}(j=1\;or\;2)$ were determined, here the subscript g signifies a grain-boundary flow unit. (7) From the values of ($({\beta}_gj)^{-1}$) at different temperatures, the activation enthalpy ${\Delta}H_{gj}^{\neq}$ of deformation due to flow unit gj was determined, ($({\beta}_gj)^{-1}$) being proportional to , the jumping frequency (the rate constant) of flow unit gj. The ${\Delta}H_{gj}\;^{\neq}$ agreed very well with ${\Delta}H_{gj}\;^{\neq}$ (self-diff) of the element j whose diffusion in the sample is a critical step for the deformation as proposed by Kim-Ree's theory (Refer to Tables 3 and 4). (8) The fact, ${\Delta}H_{gj}\;^{\neq}={\Delta}H_{j}\;^{\neq}$ (self-diff), justifies the Kim-Ree theory and their method for determining activation enthalpies for deformation. (9) A linear relation between ${\beta}^{-1}$ and carbon content [C] in hot-rolled steel was observed, i.e., In ${\beta}^{-1}$ = -50.2 [C] - 40.3. This equation explains very well the experimental facts observed with regard to the deformation of hot-rolled steel..
The present study examines the micro-pattern replication on a plastic film using ultrasonic imprinting. Ultrasonic imprinting uses ultrasonic waves to generate repetitive microscale deformation in the polymer film. The resulting deformation heat on the surface of the film causes the surface region to soften sufficiently so that a replication of the micro-pattern can be obtained. To successfully replicate the micro-pattern on a large area of polymer film, a high replication ratio is needed as well as good uniformity over the entire region. In this study, a horn design is investigated by finite element analysis and is optimized through a response surface analysis. In the ultrasonic imprinting experiments, the response surface method was also used to determine the optimal processing conditions for better replication characteristics.
In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behavior of the materials during indentation was studied with numerical method by ABAQUS S/W. Polymer (PMMA) and brittle materials (Si, Pyrex glass) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic restoration and pile-up was proposed. The indenter was modeled a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1-l0mm. The result of the investigation will be applied to the fabrication of the hyper-fine pattern and mold.
In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behavior of the materials during indentation was studied with numerical method by ABAQUS S/W. Polymer (PMMA) and brittle materials (Si, Pyrex glass) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic re cover and pile-up were proposed. The indenter was modeled a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1 -l0nm. Comparison between the experimental data and numerical result demonstrated that the finite element approach is capable of reproducing the loading-unloading behavior of a nanoindentation test. The result of the investigation will be applied to the fabrication of the hyper-fine pattern.
In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behavior of the materials during indentation was studied with numberical method by ABAQUS S/W. Polymer (PMMA) and brittle materials (Si, Pyrex glass) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic restoration and bur was proposed. The indenter was modeled a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1-l0nm. The result of the investigation will be applied to the fabrication of the hyper-fine pattern and mold.
In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behavior of the materials during indentation scratch test was studied with numerical method by ABAQUS S/W. Brittle materials (Si, Pyrex glass 7740) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic recovery and pile-up were proposed. The indenter was modeled as a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1-l0nm. Variables of the nanoindentation scratch test analysis are scratching speed, scratching load, tip radius and tip geometry. The nano-indentation scratch tests were performed by using the Berkovich pyramidal diamond indenter. Comparison between the experimental data and numerical result demonstrated that the FEM approach can be a good model of the nanoindentation scratch test. The result of the investigation will be applied to the fabrication of the hyper-fine pattern.
안경용 구면 렌즈는 굴절력에 따라 (+)디옵터와 (-)디옵터 렌즈로 구분할 수 있다. 렌즈에 가해지는 외부 열원에 의해서 생기는 열변형은 디옵터의 종류에 따라 다르게 나타난다. 본 논문에서는 빛의 가간섭성을 이용하여 물체의 변형을 비접촉으로 정확하게 측정할 수 있는 전자처리 스페클법을 이용하여 렌즈에 발생되는 열변형을 정량적으로 측정하였다. 외부 열원에 의한 온도 분포의 측정은 실시간 비접촉으로 온도를 측정할 수 있는 적외선 열화상 카메라를 사용하였다. 실험은 총 14종의 플라스틱 상용 안경 렌즈를 대상으로 수행하였다. 동일한 온도차에서 (+)디옵터 렌즈의 경우에는 디옵터의 증가에 따라서 열변형량이 증가하였다. 반면에 (-)디옵터 렌즈는 디옵터의 증가와 관계없이 열변형량이 거의 선형적이었다. 또한 동일한 디옵터에서 (+)디옵터 렌즈의 열변형량이 (-)디옵터 렌즈의 열변형량 보다 작았다. 따라서 본 논문에서는 렌즈에 열이 가해지는 경우 렌즈의 열변형량을 정량적으로 측정할 수 있음을 확인하였다.
Increased demand for parts with micro-pattern structure made of metals, ceramics, and composites in various fields such as medical ultrasonic sensors, CT collimators, and ultra-small actuator parts. Micro powder injection molding (PIM) is a technology for manufacturing micro size, high volume, complex, precision, net-shape components from either metal or ceramic powder. In the present study, a standard mold with a variable insert core capable of producing various micro patterns was investigated. An injection molding test was performed on a standard mold using a line type micro-pattern core having an aspect ratio of 2, a slenderness ratio of 70, a pattern size of $200{\mu}m$, and a pattern spacing of $150{\mu}m$. During the filling process, the deformation of the mold with large aspect ratio and slenderness ratio was analyzed by the experiment and the numerical simulation according to the position of the gate. We proposed a mold structure that minimizes mold deformation by gate modification and enables uniform pattern filling behavior.
The design basis is being shifted from strength to deformation in modern performance-based design codes. This paper presents a practical method for optimization of eccentrically braced steel frames, based on the concept of uniform deformation theory (UDT). This is done by gradually shifting inefficient material from strong parts of the structure to the weak areas until a state of uniform deformation is achieved. In the first part of this paper, UDT is implemented on 3, 5 and 10 story eccentrically braced frames (EBF) subjected to 12 earthquake records representing the design spectrum of ASCE/SEI 7-10. Subsequently, the optimum strength-distribution patterns corresponding to these excitations are determined, and compared with four other loading patterns. Since the optimized frames have uniform distribution of deformation, they undergo less damage in comparison with code-based designed structures while having minimum structural weight. For further investigation, the 10 story EBF is redesigned using four different loading patterns and subjected to 12 earthquake excitations. Then a comparison is made between link rotations of each model and those belonging to the optimized one which revealed that the optimized EBF behaves generally better than those designed by other loading patterns. Finally, efficiency of each loading pattern is evaluated and the best one is determined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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