• 한국자동차공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.56-62
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• 2005

The fatigue analysis and lifetime evaluation are very important in design procedure to assure the safety and reliability of the rubber components. Fatigue lifetime prediction methodology of the rubber component was proposed by incorporating the finite element analysis and fatigue damage parameter from fatigue test. Finite element analysis of 3D dumbbell specimen and rubber component were performed based on a hyper-elastic material model determined from material test. The Green-Lagrange strain at the critical location determined from the FEM was used for evaluating the fatigue damaged parameter of the natural rubber. Fatigue life of the rubber component are predicted by using the fatigue damage parameter at the critical location. Predicted fatigue lifes of the rubber component agreed fairly well the experimental fatigue lives.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권4호
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• pp.34-40
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• 2019

We performed shape optimization of an anti-vibration rubber assembly which is used in the field option cabin of agricultural tractors to improve the vibration isolation capability. To characterize the hyper-elastic material property of rubber, we performed uniaxial and biaxial tension tests and used the data to calibrate the material model applied in the finite element analyses. We conducted a field test to characterize the input excitation from the tractor and the output response at the cabin frame. To account for the nonlinear behavior of rubber, we performed static analyses to derive the load-displacement curve of the anti-vibration rubber assembly. The stiffness of the rubber assembly could be calculated from this curve and was input to the harmonic analyses of the cabin. We compared the results with the test data for verification. We utilized Taguchi's parameter design method to determine the optimal shape of the anti-vibration rubber assembly and found two distinct shapes with reduced stiffness. Results show that the vibration at the cabin frame was reduced by approximately 35% or 47.6% compared with the initial design using the two optimized models.

• 한국신뢰성학회:학술대회논문집
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• 한국신뢰성학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.107-113
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• 2011

The windshield wiper consists of 4 parts: a blade, an arm, a linkage and a motor. The wiper blade makes contact with the windshield and is designed to be operated normally at an angle of 30~50 degrees to the front glass. If the contact pressure between the wiper blade and windshield surface is too high, noise and wear of the rubber will result. On the other hand, if the contact pressure is too low, the performance will do badly, since foreign substances such as dust and stains will not be removed well. The pressure and friction of the wiper blade has a great influence on its effectiveness in cleaning the front window. This is due to the contact of the rubber with the window. This paper presents the dynamic analysis method to estimate the performance of the flat type blade of the wiper system. The blade has a nonlinear characteristic since the rubber is an incompressible hyper-elastic and visco-elastic material. Thus, Structural dynamic analysis using a complex contact model for the blade is performed to find the characteristics of the blade. The flexible multi-body dynamic model is verified by the comparison between test and analysis result. Also, the optimization using the central composite design table is performed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.14-24
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• 2018

몇 가지 전형적인 기존 및 진보된 초탄성 구성모델들의 고무패치 이축인장 및 구형 또는 원통형 풍선 팽창에서의 불안정성에 대해서 밝힌다. 적용할 구성모델은 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델, Gent 모델, Arruda-Boyce 모델, Fung 모델, Pucci-Saccomandi 모델 등이다. 팽창 및 분기 해석은 이들 변형에너지 함수들의 막 방정식을 이용하여 수행할 수 있다. 해석에는 사각패치에 대한 Kearsley의 분기현상, 고무풍선의 일반화 한 팽창현상, 고무풍선의 분기현상을 다룬다. 이들 변형에너지 함수들 중에서도 오직 Mooney-Rivlin 모델에서만 Kearsley의 분기현상이 일어남을 확인하였다. 팽창 방정식은 구형풍선과 원통형 풍선을 함께 다룰 수 있도록 일반화 시켰다. 팽창해석에 의하여 극한점과 임계 물성치들을 무차원 압력 및 팽창 부피의 항들로 구하였다. 그렇게 구해진 결과들로부터 분기현상을 구할 수 있었다. 또한 유한요소법을 사용하여 고무류의 구조적 불안정 문제들을 다룰 때 필요한 특별한 조처에 대해서 제안하였다. 결론적으로 고무류의 불안정성을 포함하는 문제를 다룰 때는 해석기법은 물론 구성모델의 선택에 따라 결과가 달라질 수 있으므로 신중한 처리가 요구된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.83-90
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• 2010

The windshield wiper consists of 4 parts: a blade, an arm, a linkage and a motor. The wiper blade makes contact with the windshield and is designed to be operated normally at an angle of 30~50 degrees to the front glass. If the contact pressure between the wiper blade and windshield surface is too high, noise and wear of the rubber will result. On the other hand, if the contact pressure is too low, the performance will do badly, since foreign substances such as dust and stains will not be removed well. The pressure and friction of the wiper blade has a great influence on its effectiveness in cleaning the front window. This is due to the contact of the rubber with the window. This paper presents the dynamic analysis method to estimate the performance of the flat type blade of the wiper system. The blade has a nonlinear characteristic since the rubber is an incompressible hyper-elastic and visco-elastic material. Thus, Structural dynamic analysis using a complex contact model for the blade is performed to find the characteristics of the blade. The flexible multi-body dynamic model is verified by the comparison between test and analysis result. Also, the optimization using the central composite design table is performed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.657-663
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• 2018

본 연구에서는 농업용 트랙터에 조립식으로 결합되는 캐빈에 사용되는 방진고무의 진동절연성능을 향상시키기 위하여 형상최적설계를 수행하였다. 초탄성거동을 보이는 고무의 물성을 평가하기 위하여 일축 및 이축 인장시험을 수행하였고 이를 이용하여 유한요소해석에 입력 가능한 재료 모델을 도출하였다. 실제 트랙터의 운전 상태에서 진동을 측정하여 방진고무로 전달되는 입력 가진 및 이로 인한 캐빈 프레임의 응답을 정량화하였다. 비선형 거동을 보이는 방진고무의 특성을 반영하기 위해 정해석을 이용하여 방진고무의 하중-변위 곡선을 도출하였다. 이로부터 특정 하중 혹은 변위가 가해진 상태에서 방진고무의 강성을 계산할 수 있었으며 이를 캐빈의 조화가진해석에 사용하였다. 해석결과와 시험 결과의 비교를 통하여 해석모델 및 기법의 타당성을 검증하였다. 방진고무의 형상설계를 위하여 다구찌의 인자설계법이 사용되었으며 이를 통하여 강성이 최소화된 방진고무의 형상을 찾을 수 있었다. 방진고무의 최적 형상을 고려하여 조화가진해석을 수행한 결과 초기설계 대비 35 % 이상 개선된 진동저감효과를 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권10호
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• pp.2044-2051
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• 2002

In this paper, the deformed shape, the contact forces and the load-displacement curves of the real hollow gasket made of silicon rubber are analyzed using a commercial finite element program MARC. In the numerical analysis, the silicon rubber is assumed to have the properties of the geometric and material nonlinearity and the incompressibility, and the hyperelastic constitutive relations of that material are represented by the generalized Mooney-Rivlin and Ogden models. The outer frictional contact between the hollow gasket and the groove of rigid container and the inner self-contact of the hollow gasket are taken into account in the course of numerical computation. Experiments are also performed to obtain the material data for numerical computation and to show the validity of the mechanical deformation of the hollow gasket, resulting in good agreements between them.

• 수산해양기술연구
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• 제38권4호
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• pp.307-316
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• 2002

2개의 PE 부이가 클램프 및 벨트로 고정되고 그 위에 발판을 지지하기 위한 프레임 등으로 구성된 단위 틀이 외부 재질이 고무 성분인 힌지로연결된 어업용 프레임 구조물의 강도 및 변형을 해석하여 구조적 안정성을 평가하고자 유한 요소법을 이용하여 그것의 구조 해석을 수행하였으며, 해석에서 얻어진 결과는 다음과 같이 요약할 수있다. 1) 고무 힌지로 구성된 어업용 프레임 구조물의 구조적인 안정성을 해석하기 위해서는 힌지 부분을 정확하게 모델링하는 것이 중요하며, 특히 해석 결과는 모델링의 기법에 따라 다르게 나타났다. 2) 고무 힌지의 경우 먼저 재료 시험을 통해 그것의 정확한 불성치를 확보한 후 구조 해석을 수행해야 하며, 단순히 영 계수 E만을 인자로서 해석하는 경우 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 없다는 것을 확인하였다. 3) 초탄성 거동을 하는 고무는 대변형을 하지만 하중과 변형이 선형 관계를 유지하고 있으므로 영 계수 E 등의 물성치를 적절히 사용하면, 힌지를 단순하게 선형 문제로 이상화하여 구조해석을 수행할 수 있을 것으로 사료된다. 4) 동일한 조건에서 파랑 하중에 대한 어업용 프레임 구조물의 구조 응답은 Hogging 상태 즉, 파정이 그것의 중앙부에 오는 것이 정수 중이나 Sagging 상태인 경우보다 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.175-181
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• 2010

본 논문에서는 플랫 타입 블레이드를 장착한 와이퍼 시스템의 성능을 예측하기 위한 동역학 해석방법을 제시하였다. 고무 재질로 이루어진 블레이드는 비선형의 특성을 갖기 때문에, 블레이드의 동적특성을 나타내기 위하여 모달 좌표계와 절대 절점 좌표계를 이용하였다. 블레이드 단면의 굽힘 특성을 파악하기 위해 블레이드에 대한 구조 해석을 실시하였다. 해석 결과에 따라 블레이드 단면을 강체, 유연체 및 대변형체의 3 부분으로 구분하였다. 모달 좌표계와 절대 절점 좌표계를 이용하여 블레이드 단면의 유연체 및 대변형체를 표현하였다. 동역학 해석 결과를 검증하기 위해 실험을 실시하였고, 결과 비교를 통해 본 연구에서 생성한 블레이드에 대한 유연 다물체 모델의 신뢰성을 검증하였다.

• 소성∙가공
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• 제21권8호
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• pp.499-505
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• 2012

The fuel cell is a very promising power generation system combining the benefits of extremely low emissions, high efficiency, ease of maintenance and durability. In order to promote the commercialization of fuel cells, a flexible forming process, in which a hyper-elastic rubber is adopted as a medium to transmit forming pressure, is suggested as an efficient and cost effective manufacturing method for fuel cell bipolar plates. In this study, the ability of this flexible forming process to produce the micro channel arrays on metallic bipolar plates was first demonstrated experimentally. Then, a finite element (FE) model was built and validated through comparisons between simulated and experimental results. The effects of key process parameters on the forming performance such as applied load and punch velocity were investigated. As a result, appropriate process parameter values allowing high dimensional accuracy without failure were suggested.