This paper proposes a new method for dynamic modeling of electrorheological (ER) damper considering fluid compressibility. After describing configuration and operating principle of the ER damper, a quasi-static modeling of the ER damper is conducted on the basis of Bingham model of ER fluid. Subsequently, the dynamic model for describing the ER damper considering compressibility of ER fluid and gas chamber is obtained using the lumped parameter method. This method includes dynamic motions of annular duct, upper chamber, lower chamber and connecting pipe. The hysteresis behavior of the ER damper is evaluated through computer simulations and compared with experimental results. In addition, the hysteresis behavior due to the compressibility of ER fluid and gas chamber is investigated through computer simulations.
Electro-Rheological(ER) fluids undergo a phase-change when subjected to an external electric field, and this phase-change typically manifests itself as a many-order-of magnitude change in the rheological behavior. This paper presents experimental results on material properties for an ER fluids of arabic gum components subjected to electrical fatigues. As a first step, ER fluids are made of arabic gum 25% of particle weight-concentration. Following the construction of test mechanism for estimated durability of ER fluid, the dynamic yield stress, shear stress and current density of the ER fluids are experimentally distilled as a function of DC electric field. The durability estimation of operated ER fluids are distilled and compared with those of unused ER fluids. In addition, the surface roughness of the employed electrode for copper and aluminum are evaluated as a function of the number of the electric-field cycles.
본 논문은 높은 압력차의 유동모드 하에서의 정상전단거동을 고찰하였다. ER유체 조성에 사용된 비전도성 용매는 10cS의 점도를 갖는 트랜스포머 오일이 사용되었으며, 전도성 입자의 중량비를 20 wt%와 30 wt%로 조절하여 입자 중량비에 대한 영향을 고찰하였다. 두 가지로 조성된 수계 ER유체를 ERF 1과 ERF 2로 칭하였으며, 성능 비교를 위하여 외국의 우수하다고 알려진 비수계 ER유체인 ERF 3를 사용한 실험도 실시하였다. 높은 압력차의 유동모드를 발생시키기 위해, 양방향 유압 실린더를 이용하여 고압의 질소 가스로 작동되는 실험 장치를 자체 제작하였다. 전극 앞에 장착된 압력 센서를 통해 전극 양단의 압력차를 구하고, 실린더 로드에 부착된 변위센서로부터 측정한 피스톤 속도를 유량 계산의 기초 자료로 사용하였다. 유동모드에 대한 유체역학적 해석을 통해 유도된 수식을 인용했으며, 위의 기초 자료와 수식을 이용하여 유동모드형 응용 장치에 적용하기 위한 전단변형률에 대한 전단응력의 결과를 도출하였다.
본 연구에서는 잠재적 응용성이 큰 ER유체와 압전필름을 액튜에이터로 하는 하이브리드형 지능구조물을 제안한 후 능동 진동제어를 실시하였다. 먼저 중공(hollow)의 샌드위치 형태 복합재료(glass/epoxy)보에 ER유체와 압전필름을 각각 삽입과 접착을 하여 하이브리드형 지능구조물을 제작하였다. 그리고 각 매체의 액튜에이팅 특성을 고려하여, ER유체 액튜에이터(ERFA)는 전장부하 함수로 도출되는 구조물의 주파수응답을 특징으로 하였고, 압전필름 액튜에이터(PFA)는 신경 슬라이딩 모드 제어기 (neuro sliding mode controller : NSC)를 적용하였다. 이 두 액튜에이터가 동시에 작동하는 능동 진동제어계를 실험적으로 구현한 후 과도응답과 강제 응답에 대한 진동제어 성능을 단일 액튜에이터 작동시와 비교 고찰하여 제시된 하이브리드 액튜에이팅의 효과를 입증하였다.
본 연구에서는 전기장의 인가 유무에 따라 유체의 유변성질이 가역적으로 변화하는 ER(electro-rheological) 유체를 이용하여 CD-ROM(compact disc-read only memory) 마운트를 구성한 후 피딩 시스템의 진동제어를 수행하였다. 이를 위하여 우선 특수화학처리된 전분계 ER유체를 조성하였으며, 전단모드 및 유동모드하에서 전기장에 따른 항복응력을 실험적으로 도출하였다. 도출된 ER유체의 항복응력에 근거하여 복합모드형 CD-ROM 마운트를 설계, 제작하였다. 제작된 ER CD-ROM 마운트의 진동절연 특성을 주파수 영역에서 고찰하였으며 기존의 고무마운트 성능과 비교하였다. 나아가서 제안된 마운트를 장착한 정보저장기기 드라이브 피딩 시스템의 동적 모델링을 수행하였으며, 진동제어를 위한 스카이훅 제어기를 설계하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 여러 외란(가진) 조건에 따른 피딩 시스템의 진동제어 성능을 주파수 및 시간 영역에서 고찰하였다.
This paper describes the properties of Temperature-Viscosity characteristics of hydrous and anhydrous ER fluids containing starch and titanium particle in silicone oil. ER effects arise from electrostatic forces between the starch particles and titanium particles dispersed in the electrically insulating silicone oil induced when electric field is applied. ER fluids under electric field have been found to provide resonable estimates of ER fluid viscosity variation characteristics. Yield shear stress of the ER fluids were measured on the couette cell type rheometer as a function of electric fields. The outer cup is connected to positive electrode(+) and bob becomes ground(-). The electric field is applied by high voltage DC power supply. In this experiment shear rates were increased from 0 to 200/equation omitted/ in 2 minutes.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권3호
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pp.434-440
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2004
The electro-rheological fluids for semi-active suspension system are a class of colloidal dispersion which exhibit large reversible changes in their rheological behavior when they are subjected to external electrical fields. This paper presents Bingham properties of ER fluids subjected to temperature variations. In addition, an appropriate size of the ER damper for a passenger car is proposed to investigate the effects of Bingham characteristics on the damping performance. The filed-dependent damping forces are evaluated according to the temperature variation and sedimentation ratio.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권6호
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pp.1211-1219
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2001
The electro-rheological(ER) fluids for smart hydraulic system are a class of colloidal dispersion which exhibit large reversible Changes in their rheological behavior when they are subjected to external electrical fields. This paper presents experimental results on material properties of an ER fluids subjected to electrical fatigues. As a first step, ER fluid is made of methyl cellulose(MC) choosing 25% of particle weight-concentration. Following the construction of test mechanism for durability estimation, the dynamic yield shear stress and the current density for the ER fluids of MC component are experimentally distilled as a function of electric field. In addition, the surface roughness of the employed electrode are evaluated as a function of the number of the electric-field cycles.
This study investigates the effect of temperature and electric field strength on the Bingham characteristics of Electro-Rheological(ER) fluids which change their Yield shear stress and viscosity by temperature and electric field strength. It is found that under constant temperature the Yield sheal stress and viscosity of ER fluids proportionally increase with the applied electric field strength, and under constant applied electric field strength the Yield shear stress and viscosity of ER fluids decrease with the increasing temperature. These results are considered to be applied to the fluid and pneumatic power industry.
The temperature dependence of the viscosity was determined for an electrorheological(ER) fluid consisting of 35 weight% zeolite particles in hydraulic oil 46cSt. Thermal activation analysis were performed by changing the ER fluid's temperature from -1$0^{\circ}C$ to 5$0^{\circ}C$ at fixed electric field. According to the analysis, the activation energy for flow was about 79.64kJ/mole at E=0kV/mm. Generally, the hydraulic oil 46cSt will be operated at the temperature of about 4$0^{\circ}C$, the ER fluid's electric field dependence of viscosities were investigated at this temperature. also, the influence of adding the dispersant(Carbopl 940) on electrorheological effect of the ER fluid was discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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