• 제목/요약/키워드: Hertzian contact law

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저속충격 하중을 받는 판의 탄소성 동적거동 해석 (Analysis of Elasto-Plastic Dynamic Behaviour of Plate Subjected to Load by Low Velocity Impact)

  • 허경재;독고욱
    • 한국정밀공학회지
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    • 제17권11호
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    • pp.158-164
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    • 2000
  • In this study a computer program is developed for analyzing the elasto-plastic dynamic behaviors of the plate subjected to line-loading by a low-velocity impactor. The equilibrium equation associated with the Hertzian contact law is formulated to evaluate the transient dynamic behaviour of the impacted plate. Compared with an elastic analysis, the effects of material plasticity are presented. Consequently, in the case of elasto-plastic analysys, impulse decreases, displacements increase and contact time duration is longer than the elastic case for same finite element model. And the time variation of the impacting load is not significant due to the plasticity except at the beginning of impact duration, and the induced stresses of the plate are more realistic.

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가정변형률 솔리드 요소를 이용한 복합재 샌드위치 평판의 저속충격 해석 (Analysis of low-velocity impact on composite sandwich panels using an assumed strain solid element)

  • 박정;박훈철;윤광준;구남서;이재화
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권7호
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    • pp.44-50
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    • 2002
  • 본 논문에서는 저속충격을 받는 복합재 샌드위치 평판의 동적 거동에 관한 연구를 수행하였다. 접촉 하중의 산출을 위해서 Hertz의 접촉법칙을 새로이 수정하는 방법을 제시했는데, 지수를 줄이는 방법과 심재의 두께방향의 탄성계수의 값을 줄여 등가 탄성계수를 계산하는 방법을 사용했다. 접촉하중을 산출하는 비선형 방정식은 Newton-Raphson 방법을 사용하여 계산하였고, 시간적분에는 Newmark-beta 방법을 사용하였다. 이러한 기법과 18절점 가정변형률 솔리드 요소를 적용하여 저속충격 해석용 유한요소 프로그램을 개발했다. 이 프로그램을 이용하여 다양한 복합재 샌드위치 평판의 저속충격에 대한 동적 거동을 해석하였다. 제안된 접촉법칙을 적용한 해석결과를 분석하여 볼 때, 대부분의 경우에서 접촉하중과 접촉시간이 실험결과와 대체로 일치함을 확인하였다.

복합적층판에 대한 저속충격해석과 접촉법칙 (Low-Velocity Impact Analysis and Contact Law on Composite Laminates)

  • 최익현
    • Composites Research
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    • 제16권1호
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    • pp.50-57
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    • 2003
  • 저속충격을 받는 복합적층판의 충격거동을 해석하기 위하여 많은 연구자들이 수정된 Hertz의 접촉법칙이나 실험적으로 구한 정적압입법칙을 사용하여 왔다. 본 연구에서는 이들이 사용했던 충격해석방법에 대만 물리적 의미를 고찰하였으며, 두 법칙의 차이가 실제로 적층판의 충격거동해석에 미치는 영향을 고찰하였다. 나아가 접촉법칙에 사용되는 접촉상수 및 지수의 크기를 임의로 변경하여 해석함으로써 접촉법칙이 충격거동해석의 결과에 미치는 영향을 살펴보았다. 최종적으로 선형화된 접촉법칙을 적용하여도 충격거동해석을 정확히 수행할 수 있음을 보였다. 이 개념을 응용하면 충격문제해석을 위한 부가적인 프로그램 개발 없이 범용 유한요소해석 프로그램으로도 복합적층판의 저속충격거동을 해석할 수 있음을 보였다.

적층방법에 따른 복합적층판의 저속충격거동 조사 (Investigation of Low Velocity Impact Behavior of Laminated Composite Plates Considering the Stacking Method)

  • 김승덕;권숙준
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.75-83
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    • 2010
  • 복합적층판은 다른 금속재료에 비해 높은 비강도, 비강성 등의 우수한 역학적 특성을 지니므로, 최근 다양한 분야에서 사용하고 있다. 그러나 이러한 복합적층판은 충격에 약하다는 단점이 있다. 그리하여 복합적층판의 충격거동에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 충격거동을 조사하기 위해서는 우선 충격체와 복합적층판사이의 접촉력을 계산하여야 한다. 접촉력을 알기 위해서는 운동방정식, 복합적층판의 운동방정식 그리고 압입량에 관한 관계식을 동시에 풀어야 한다. 본 연구에서는 고전적인 헤르츠식, 썬식, 썬&양식 그리고 썬&탄식을 포함한 유한요소프로그램을 이용하여 복합적층판의 저속충격거동을 조사한다.

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고차전단변형과 대처짐을 고려한 복합적층판의 저속충격거동 해석 (Low-Velocity Impact Response Analysis of Composite Laminates Considering Higher Order Shear Deformation and Large Deflection)

  • 최익현;홍창선
    • 대한기계학회논문집
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    • 제17권12호
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    • pp.2982-2994
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    • 1993
  • Low-velocity impact responses of composite laminates are investigated using the finite element method based on various theories. In two-dimensional nonlinear analysis, a displacement field considering higher order shear deformation and large deflection of the laminate is assumed and a finite element formulation is developed using a C$^{o}$-continuous 9-node plate element. Also, three-dimensional linear analysis based on the infinitesimal strain-displacement assumptions is performed using 8-node brick elements with incompatible modes. A modified Hertzian contact law is incorporated into the finite element program to evaluate the impact force. In the time integration, the Newmark constant acceleration algorithm is used in conjuction with successive iterations within each time step. Numerical results from static analysis as well as the impact response analysis are presented including impact force histories, deflections, strains in the laminate. Impact responses according to two typical low-velocity impact conditions are compared each other.

Hertzian 이동하중을 받는 피복된 재료의 탄소성 거동에 관한 유한요소해석

  • 김영종;조용주
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1995년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.596-602
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    • 1995
  • In this paper, the rolling-sliding contact problem of a layered semi-infinite solid compressed by a rigid surface is solved by finite element method based on the elasto-plastic theory. The purpose of this paper is to present the standard that is needed the later design. For this analysis, the principal parameters are layer thickness. Young's modulus ratio of layer and substrate and friction coefficient. In particular, this paper is interested in effect that layer thickness have influence upon displacement and shear and tensile stress at interface. For the layered material, the layer and the substrate behave elastic and linear-strain hardening respectively. For law friction, a relatively thin layer reduce the undesired maximum tensial stress but, for high friction, act contrary to the case of low friction.

Low-velocity impact response of laminated FG-CNT reinforced composite plates in thermal environment

  • Ebrahimi, Farzad;Habibi, Sajjad
    • Advances in nano research
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    • 제5권2호
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    • pp.69-97
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    • 2017
  • In this study, nonlinear response of laminated functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) plate under low-velocity impact based on the Eshelby-Mori-Tanaka approach in thermal conditions is studied. The governing equations are derived based on higher-order shear deformation plate theory (HSDT) under von $K\acute{a}rm\acute{a}n$ geometrical nonlinearity assumptions. The finite element method with 15 DOF at each node and Newmark's numerical integration method is applied to solve the governing equations. Four types of distributions of the uniaxially aligned reinforcement material through the thickness of the plates are considered. Material properties of the CNT and matrix are assumed to be temperature dependent. Contact force between the impactor and the laminated plate is obtained with the aid of the modified nonlinear Hertzian contact law models. In the numerical example, the effect of layup (stacking sequence) and lamination angle as well as the effect of temperature variations, distribution of CNTs, volume fraction of the CNTs, the mass and the velocity of the impactor in a constant energy level and boundary conditions on the impact response of the CNTRC laminated plates are investigated in details.

파이로 충격 모사 시험 장치 주요 매개변수에 따른 SRS 분석 (The Parametric Study of the Design Variables on the SRS of Pyroshock Resonant Bar)

  • 전현규;김문국;김민성;권영민;유예진;김인걸
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.413-421
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    • 2018
  • The pyroshocks can cause failure of electronics devices and structures. Metal-metal impact methods are utilized to simulate mechanical pyroshock, and to adjust the knee frquency of the SRS(Shock Response Spectrum) through resonant structures. In this paper, the major parameters of pyroshock simulation device which affect the SRS were examined. Through the Hertzian contact law and the modal characteristics of the resonant bar, it was found that the SRS is affected by the length and mass of a bar and various impact conditions such as velocity and mass of impactor. The characteristics due to the geometric parameters of a resonant bar was analyzed by performing FEA and also the resonant bar was designed and fabricated. Through the pyroshock simulation test, the characteristics of SRS due to the variation of impact parameters were examined.