• 한국정밀공학회지
• /
• 제18권9호
• /
• pp.45-52
• /
• 2001

This paper presents two different models of electrorheological(ER) valves which can be applicable to an automatic cargo handling system at the seaport. Four different ER fluids, which are commercially available, are adopted and their Bingham characteristics are experimentally evaluated with respect to the intensity of electric field. The field-dependent Bingham models are used in the design of two types of ER valves; single-type and divided-type. The governing equations of motion of the ER valves are derived and the principal design parameters are determined based on 200ton platform to be vertically controlled by the ER valves. Both pressure drops due to the applied field and current density required to operate the ER valves are analyzed. In addition, the pressure drops of the cylinder system are evaluated for both ER valves.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.968-971
• /
• 2002

Two decisive mechanisms of the electrorhological polishing for a small part(for example, a aspherical surface in a micro lens) are explained. Firstly, non-uniform electric field generated in the polishing structure increases a shear stress of ER fluids which is maximized dramatically near the tool, therefore, substrate adjacent to the tool can be removed effectively by mixed abrasives in the ER fluid. Secondly, abrasives in a non-uniform electric field are governed by the dielectrophoretic phenomena. Abrasives move toward the tool because the field gradient is highest near the tool and then abrasives are actively holded in that area. This phenomena is observed and evaluated by the optical measurement.

• Korea-Australia Rheology Journal
• /
• 제18권2호
• /
• pp.103-107
• /
• 2006

Organic-inorganic composite of polyaniline and barium titanate (PANI-$BaTiO_3$) was synthesized via an in-situ oxidation polymerization of aniline in the presence of barium titanate ($BaTiO_3$) nanoparticles dispersed in an acidic medium. Barium titanate has large electric resistance and relatively high dielectric constant which is one of the essential properties for its electrorheological (ER) applications. The microstructure and composition of the obtained PANI/$BaTiO_3$ composite were characterized by SEM, FT-IR and XRD. In addition, we also employed a rotational rheometer to investigate the rheological performance of the ER fluids based on both pure PANI particle and PANI/$BaTiO_3$ composite. It was found that the composite materials possess much higher yield stresses than the pristine PANI due to unique dielectric properties of the inorganic $BaTiO_3$ particles. Finally, we also examined dynamic yield stress by analyzing its extrapolated yield stress data as a function of electric field strengths. Using the critical electric field strengths deduced, we further found that the universal yield stress equation collapses their data onto a single curve.

• 한국재료학회지
• /
• 제2권3호
• /
• pp.220-227
• /
• 1992

전기유변유체(electrorheological fluid : ERF)는 크기가 $10^{-6}m$정도를 가진 분극성이 강한 입자 분말을 유전유체속에 혼합하여 만든 콜로이드용액으로서 외부전기 장에 의하여 액체상태로부터 겔(gel)상태로 상태변환을 한다. 상태변환과정은 가역과정이며 $10^{-3}$초 정도의 빠른 시간내에 이루어진다. 본 논문에서는 주기적응력이나 주기적 변형이 가해지는 강제진동실험을 통하여 ERF의 점탄성 특성을 조사하였다. 점탄성은 복소수로서 실수부인 동적전단탄성율(storage shear modulus, G')과 허수부인 동적손실율(loss modulus, G")의 합으로 표현된다. 동적전단탄성율은 강제진동의 진폭과 주파수의 함수로 외부전기장에 의하여 크게 변화되었으나 손실계수(loss factor, ${\eta}=G"/G'$)는 진동의 진폭, 진동수 및 외부전기 장에 거의 독립적이었다. 실험(1)은 강제진동의 진폭을 고정하고 진동수를 변화하는 방법(frequency sweep)과 실험(2)는 진동 진폭을 변화시키는 방법(amplitude sweep)으로 실행했다. 본 실험에서는 cornstarch입자를 corn oil에 혼합한 것과 zeolite입자를 silicone oil에 흔합한 콜로이드 용액이 ERF로서 사용되었으며 인가된 전기장은 약$(1~3){\times}10^6V/m$의 직류전기장이 가하여졌다.기장이 가하여졌다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.1298-1302
• /
• 2000

Electrorheological(HER) and magnetorheologica(MR) fluids have a unique ability to increase the dynamic yield stress of the fluid substantially when electric or magnetic field is applied. ER and MR fluid-based dampers are typically analyzed using Bingham-plastic shear flow analysis under Quasi-steady fully developed flow conditions. An alternative perspective, supported by measurements reported in the literature, is to allow for post-yield shear thinning and shear thickening. To model these, the constant post-yield plastic viscosity in Bingham model can be replaced with a power-law model dependent on shear strain rate that is known as the Herschel-Bulkley fluid model. The objective of this paper is to predict the damping forces analytically in a typical ER bypass damper for variable electric field, or yield stress using Herschel-Bulkley analysis.

• 유변학
• /
• 제11권2호
• /
• pp.82-90
• /
• 1999

전기유변 유체(electorheological fluid)는 전기장이 가해지면 아주 짧은 시간에 유변 물성이 급격히 변하며 그 응답이 반복적으로 수행될 수 있는 유체이다. 전기유변 유체는 전기장의 세기에 따라 면찰 응력(shear stress)과 점도의 크기를 조절할 수 있고, 짧은 응답시간은 빠른 제어를 요하는 분야에 효과적으로 이용될 수 있지만, 낮은 항복 응력, 조업 온도 범위의 제한성, 전력 소비에 의한 열적 불안정성, 그 외에도 응집, 침전 등의 단점이 있다. 특히, 이 유체가 갖는 항복 응력의 크기와 그 성질은 실제 장치에 응용하는데 중요한 특성이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 면찰 유동(shear flow)이 아닌 압착 유동(squeezing flow)을 고려하게 되었고, 이 유동 하에서의 전기유변 유체의 거동을 이해하기 위해 본 연구에서는 전기유변 유체의 압착 유동에 대한 동적 수치모사를 수행하였다. 고립된 사슬 구조에 대한 수치모사를 통하여 사슬의 위치와 압착 속도를 변화 시키면서 이에 따른 수력학적 힘과 정전기적 힘의 효과를 예측하였으며, 이를 토대로 많은 사슬을 포함한 현탁액 모델에 대한 수치모사를 수행하였다. 그 결과 실험에서 관찰할 수 있는 수직 응력의 증가와 초기 항복 응력의 존재를 확인하였고, 수직 응력의 효과적인 제어는 수력학적 힘과 정전기적 힘 간의 최적화된 조건에서 얻어질 수 있음을 예측하였다. 이러한 수치모사의 개발을 통해 압착 유동을 이용한 전기유변 유체의 응용에 대한 이론적인 토대를 마련하였고, 향후 보다 깊은 이해를 위한 기반을 구축할 수 있었다.

• 유변학
• /
• 제10권4호
• /
• pp.195-201
• /
• 1998

반도성 고분자인 폴리아닐린과 폴리파라페닐렌을 이용한 전기유변유체의 유변학적 및 전기적 특성을 고찰하였다. 이들 반도성 고분자 현탁액은 분산입자와 현탁매질의 전기전도도 차이로 인하여 직류 전기장 하에서 큰 점도 증가를 보였다. 전기유변효과로 기인한 동적 항복응력은 낮은 전기장 하에서는 전기장 제곱에의 의존성을 보였으나 높은 전기장 하에서는 전기장의 1승에 비례하는 거동을 나타내었다. 항복 응력은 분산입자의 전기전도도가 증가함에 따라 최대값을 보이다가 다시 감소하는 현상을 나타내었다. 직류 전기장 하에서의 이러한 항복 응력 거동은 전도도 효과에 의한 맥스웰-와그너 계면편극화로 설명되는 현탁액의 유전 특성과 관련됨을 발견하였다. 계면 편극화 효과가 전기유변현상에 미치는 영향에 대한 더 깊은 이해와 분산액의 침강 안정성 개선을 위하여, 전기유변 효과의 조절이 가능할 뿐 아니라 현탁액의 콜로이드 안정성을 향상시킬 수 있는 여러 가지의 계면 활성제의 영향을 피력하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.213-218
• /
• 1994

제올라이트 분말을 기본재료로 하는 전기유변유체의 전기 및 유변학적 특성이 연구되었다. 전기장 인가시 높은 한계응력을 얻기 위하여 비교적 유전상슈가 큰 5종류의 유전유체를 선택하여 제올라이트 분말과 혼합하여 전기유변유체를 준비하였다. Couette형 rheometer를 이용하여 유변유체의 한계응력을 인가된 전기장 및 온도의 함수로서 측정하였다. 이중 chlorinate hydrocabon oil과 제올라이트 분말을 혼합한 전기유변유체의 한계응력은 6KPa(E=4KV/mm, T=$25^{\circ}C$)로서 최대치를 기록하였다. 측정된 한계응력은 온도가 상승하면 점차 감소하는 반면 전류밀도는 온도에 따라 증가하였다. 전류밀도에 대한 Arrhenius 그라프에서 전기전도에 대한 활성화 에너지는 약 0.7eV였으며 이는 제올라이트 분말에 포함된 $Na^{+}$ 이온의 확산에 기인하는 것으로 분석되었다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제14권5호
• /
• pp.901-916
• /
• 2014

Magnetorheological (MR) fluid is one of the field-responsive fluids that is of interest to many researchers due to its high yield stress value, which depends on the magnetic field strength. Similar to electrorheological (ER) fluid, the combination of working modes is one of the techniques to increase the performance of the fluids with limited focus on MR fluids. In this paper, a novel MR testing cell incorporated with valve, shear and squeeze operational modes is designed and constructed in order to investigate the behaviour of MR fluid in combined mode. The magnetic field distribution in the design concept was analyzed using finite element method in order to verify the effective areas of each mode have the acceptable range of flux density. The annular gap of valve and shear were fixed at 1 mm, while the squeeze gap between the parallel circular surfaces was varied up to 20 mm. Three different coil configurations, which were made up from 23 SWG copper wires were set up in the MR cell. The simulation results indicated that the magnetic field distributed in the squeeze gap was the highest among the other gaps with all coils were subjected to a constant applied current of 1 A. Moreover, the magnetic flux densities in all gaps were in a good range of magnitude based on the simulations that validated the proposed design concept. Hence, the 3D model of the MR testing cell was designed using Solidworks for manufacturing processes.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제1권3호
• /
• pp.235-256
• /
• 2005

The non-linear behaviour of electrorheological (ER) and magnetorheological (MR) dampers makes it difficult to design effective control strategies, and as a consequence a wide range of control systems have been proposed in the literature. These previous studies have not always compared the performance to equivalent passive systems, alternative control designs, or idealised active systems. As a result it is often impossible to compare the performance of different smart damper control strategies. This article provides some insight into the relative performance of two MR damper control strategies: on/off control and feedback linearisation. The performance of both strategies is benchmarked against ideal passive, semi-active and fully active damping. The study relies upon a previously developed model of an MR damper, which in this work is validated experimentally under closed-loop conditions with a broadband mechanical excitation. Two vibration isolation case studies are investigated: a single-degree-of-freedom mass-isolator, and a two-degree-of-freedom system that represents a vehicle suspension system. In both cases, a variety of broadband mechanical excitations are used and the results analysed in the frequency domain. It is shown that although on/off control is more straightforward to implement, its performance is worse than the feedback linearisation strategy, and can be extremely sensitive to the excitation conditions.